堆肥中木质素降解微生物对腐殖质形成的作用

堆肥化是处理有机固体废物的主要方法之一。但传统堆肥法存在历时长、肥效低等问题 ,因此加速腐殖化进程可提高堆肥效率和堆肥质量。综述了堆肥中降解木质素的微生物种类的腐殖质的组成 ,介绍了木质素降解与腐殖质形成的关系 ,最后阐述了堆肥中各木质素降解微生物对腐殖质形成的作用。     

真菌降解木质素研究进展及在好氧堆肥中的研究展望

综述了近十年来真菌降解木质素的研究进展,包括木质素的存在与结构,真菌降解木质素生物学、酶系及作用机理、生理学以及在环境工程中应用方面的研究进展,并对好氧堆肥处理城市垃圾中木质素生物降解的研究作了展望 。     

木质素芳香族化合物降解菌Sphingobium sp. SYK-6的研究进展

木质素是木质的主要成分之一,在自然界中,高分子木质素被真菌的胞外酶分解成低分子芳香族化合物,然后土壤细菌将其完全降解为二氧化碳。由此可见,木质素的完全降解过程是真菌和细菌的共同作用。研究细菌的降解机制,一方面可以理解芳香族化合物在生态系中的碳素循环,另一方面可以为木质素的有效利用提供基因和酶工具,将可再生资源的木质素转化成高附加价值的工业产品。Sphingobium sp.SYK-6是1987年从造纸厂废水中以木质素中的联苯化合物(5,5’-脱氢联香草酸)作为唯一碳源分离出的木质素化合物降解菌。在长达25年以上的研究中我们阐明了一系列芳香族化合物的代谢途径,克隆了相关基因,2012年随着基因组测序的完成,整个降解功能的全貌展现出来。介绍内容:(1)基因组信息;(2)芳醚化合物代谢;(3)联苯化合物代谢;(4)阿魏酸代谢;(5)木质素化合物降解过程中四氢叶酸依赖型机制;(6)原儿茶酸4,5开环途径;(7)3-甲氧基没食子酸代谢的多样性;(8)应用研究。我们希望SYK-6菌株成为一个让人们理解木质素化合物降解的模式菌株。最后结合课题组现在的研究课题展望了木质素化合物的降解研究的发展方向。     

微生物法降解木质素的研究进展

生物质是代替石化资源生产能源和化学品的关键资源,木质素作为植物细胞壁的主要成分已经在很多行业中得到了广泛的应用。然而,由于木质素结构复杂且难以降解,成为生物质资源利用的最大障碍,因此,去除或者降解木质素是利用细胞壁中其他成分的关键步骤。许多行业使用有害化学物质降解木质素,严重危害了生态环境,自然界中木质素经常被包括真菌和细菌在内的微生物降解,因此,研究微生物降解木质素的机制为解决这一问题提供了可能性。本文讨论了木质素的化学组成成分,重点讨论了自然界降解木质素的微生物种类及其降解机制,包括各种真菌和细菌的木质素降解活性,描述了由各种微生物特别是白腐真菌、褐腐真菌和细菌产生的木质素降解酶,并展望了今后木质素生物降解的研究和应用的可能方向。     

平菇(Pleurotus ostreatus)对稻草中木质素的生物降解及降解产物分析

变色圈试验证明平菇可以选择性优先降解稻草中的木质素,培养15d后,平菇对稻草中的木质素降解率为17.86%,对综纤维素降解率为2.44%,选择性指数为9.79。生料栽培平菇后,稻草中的木质素被降解50.24%。用气—质色谱(GC/MS)和红外光谱(IR)对木质素降解产物分析结果表明,平菇对稻草中木质素的降解效果十分明显,降解产物中检测出了大量含有苯环的小分子,证明木质素聚合体的降解首先发生在单体的侧链及单体间的连键上,发生Cα-Cβ、β-O-4等断裂,形成了单体。在进一步的降解过程中,平菇表现了其自身特有的降解机制,取代苯环单体上的甲氧基为甲基,而后发生苯环的开裂,这与报道的白腐菌降解过程有所不同。红外光谱分析中,平菇对木质素的降解明显,降解产物中含有很多木质素单体所特有的基团,如紫丁香基、愈创木基等,说明木质素的降解首先发生的是侧链的氧化反应。     

微生物降解秸秆木质素的研究进展

我国秸秆资源丰富，每年产生逾8亿t作物秸秆。通过秸秆直接还田或肥料化还田不仅可以减少化肥的施用量，缓解农业污染压力，还能实现农作物秸秆的循环利用。木质素结构复杂，且与纤维素和半纤维素相互缠绕，因此秸秆的自然腐解过程中，木质素是主要的限速因子，为了提高降解效率，木质素降解菌的发掘和降解机制也逐渐成为研究热点。本文综述了降解木质素的真菌和细菌的研究现状，对比其真菌和细菌降解特性的优缺点并分析复合降解菌群的优势。随后对木质素降解酶系的酶学性质、在不同微生物中的表达特性进行总结，对木质素降解机制及衍生芳烃代谢路径的研究进展进行综述。最后整理木质素降解微生物在秸秆肥料化技术中的应用进展，并探讨了微生物降解秸秆木质素的应用前景和未来的研究方向。     

木质素生物降解与纸浆工业废水脱色

主要工业废水之一的纸浆工业废水中的木质素类有色物质的去除一直倍受关注。本文主要综述了木质素降解微生物、影响木质素降解的因素、木质素降解酶类及其基因工程研究和纸浆工业废水的固定化真菌法和酶法脱色。     

废次烟叶提取液源木质素降解菌Bacillus subtilis SM降解特性

【目的】目前造纸法再造烟叶工艺已经成为我国重要的废烟叶处理和利用方式,该工艺中烟梗中高木质素的降解是个挑战性的需解决问题。从废次烟叶提取液(Tobacco waste extract,TWE)中筛选木质素的降解微生物用来直接处理烟梗或烟末提取液,可实现对木质素含量的调控。【方法】将废次烟叶提取液(TWE)浓缩液中分离出的Bacillus subtilis SM接种到以Kraft木质素为唯一碳源的无机盐培养基中,在pH 7.0、30°C培养基中培养4 d来检测菌株对木质素的降解效果。通过HPLC、TOC、GPC和色度来表征SM对木质素的降解,并采用烟梗无机盐培养基在pH 7.0、30°C培养4 d检测SM对烟梗木质素的降解。【结果】HPLC结果显示SM在以木质素磺酸钠为唯一碳源的无机盐培养基中可全部降解分子质量为534.5的木质素磺酸钠,而对Kraft木质素降解不明显,仅观察到组分的变化。脱色结果显示脱色率达到40.7%,但在对Kraft木质素矿化方面矿化率只能达到5.4%。SM在烟梗无机盐培养基中可使烟梗失重率分别达到50%以上(对照组为18.9%),烟梗中木质素含量减少了70%左右。【结论】来源于废次烟叶提取液(TWE)的Bacillus subtilis SM能够以Kraft木质素为唯一碳源生长,也能够有效降解烟梗中的木质素,可应用于烟草废弃物原料中木质素的降解。     

血红密孔菌高产漆酶菌株的筛选及其对烟梗的生物降解

白腐菌是目前已知的唯一能将木质素彻底降解的微生物,而漆酶在木质素分解过程中起着重要的作用,被广泛应用于农作物秸秆或甘蔗渣等多种类型生物质的生物预处理和生物降解。本研究利用白腐菌产漆酶发酵培养基对30株血红密孔菌Pycnoporus sanguineus菌株进行筛选,得到了多株漆酶高产菌株,并研究了血红密孔菌发酵粗酶液和菌丝对烟梗的生物降解条件。研究结果表明:血红密孔菌及其产生的漆酶表现出了对烟梗木质素较强的生物降解能力。在漆酶浓度为40U/mL、温度30℃、pH4.5的条件下处理24h,烟梗中木质素的降解率可达到50.4%,纤维素和半纤维素的降解率分别为17.5%和17.3%;漆酶浓度为5U/mL、温度30℃、pH4.5的条件下处理48h,木质素降解率可达到65.1%。血红密孔菌菌丝也表现出对烟梗较好的生物降解效果,接种培养7d后烟梗中木质素降解率可达30%以上,21d后木质素的降解率可达79.1%,而纤维素和半纤维素的降解率仅为20%和12%左右。本研究不但为生物质材料的生物预处理和生物降解提供了优质的白腐菌及漆酶资源,还为通过烟梗的生物预处理提高烟草梗丝和卷烟品质提供了重要参数,具有一定的应用前景。     

白腐菌木质素降解酶及其在木质素降解过程中的相互作用

木质素是一类不易降解的生物物质,在自然界中,白腐真菌对木质素的降解能力最强.白腐真菌降解木质素主要依靠分泌的三种酶:木质素过氧化物酶(Lip)、锰过氧化物酶(MnP)和漆酶(Lac).对白腐真菌分泌的三种木质素降解酶在性质、分布等方面进行了比较,系境地介绍三种木质素降解酶的催化作用,并阐述其在木质素降解过程中的相互作用.