木糖高效生物转化的新出路

木糖的高效利用是影响木质纤维资源生物炼制经济效益的关键因素之一,也是构建其工业化生产体系的必要前提,但是木糖生物转化面临着重要的技术瓶颈,必须寻求新的思路。基于对木糖利用的现状及产业发展的综合分析,提出了木糖高效发酵制取木糖酸的新出路,论述了本领域首要的科学和技术问题是发酵抑制物的控制与消除;针对抑制物的问题,提出了细胞生理生化、代谢流分析及分子生物学的多层次和多尺度解析的研究方法;在此基础上,基于系统论的观点提出了菌种选育、原料预处理、抑制物控制与脱除、木糖酸高效发酵的技术集成的研究思路。     

丝状真菌Amorphotheca resinae ZN1的糠醛降解代谢分析

木质纤维素在预处理过程产生的降解产物对后续的酶水解和微生物发酵过程产生了强烈的抑制。因此,这些抑制物的脱除即所谓的"脱毒"步骤是正常进行后续酶解和发酵的前提条件。我们对本实验室筛选的丝状真菌Amorphotheca resinae ZN1的糠醛的代谢路径进行了研究。丝状真菌A.resinae ZN1转化糠醛的降解代谢途径可以简述为:糠醛首先快速地转化为毒性较低的糠醇;在有氧条件下,糠醇又再度生成不致对微生物产生危害的低浓度糠醛,糠醛继续氧化为糠酸。推测糠酸可能继续进入TCA循环,进而完成糠醛的完全降解。研究结果为将来加快丝状真菌A.resinae ZN1生物脱毒速率、改善木质纤维素生物转化的限速步骤提供了重要的实验依据。     

平板混合培养木质纤维素降解菌研究进展

微生物的混合培养已广泛应用于木质纤维素类物质的转化与降解领域.不同木质纤维素降解菌在混合培养时的相互关系在很大程度上影响混合培养的效果.目前对这种相互关系的研究主要依托平板混合培养展开,所用到的平板主要有基础培养基平板和改进培养基平板两种.其中基础培养基平板法主要根据菌落形态、菌丝体颜色、胞外挥发性有机化合物成分和典型胞外酶活性等进行研究,而改进培养基平板则是将基础培养基平板中的碳源更换为天然木质纤维素类物质进行对比研究.本文综述了采用平板混合培养不同木质纤维素降解菌菌株的研究现状和进展,并对该领域研究应重点关注的问题进行了展望.     

一株产细菌纤维素菌株的筛选鉴定及其产物分析

从红茶菌液中筛选获得一株产细菌纤维素的菌株BC-41,经生理生化分析和分子生物学鉴定,现证实该菌株为中间葡糖酸醋杆菌(Gluconacetobacter intermedius)。对该菌株所产生的细菌纤维素进行了物理特性的表征和分析,获得以下数据:BC-41所产的纤维素纯度达到91.32%,湿纤维素膜含水率达99.16%,每克干纤维素膜能吸水28.59 g;扫描电子显微镜观察,显示该纤维素具有网状结构,且纤维束宽度分布在40-100 nm之间;X射线衍射分析,证实该纤维素的晶型为纤维素I型,结晶指数为48.8%;通过黏度测定法,得出该纤维素的平均聚合度达2 100。     

潜在木质纤维素能源植物香根草的初步研究

对南京试验地种植的香根草[ Vetiveria zizanioides (L.) Nash]叶片的光合特性和主要矿质元素含量以及株高生长速率进行了测定,并对来源于南京试验地和东台滩涂地的香根草叶片中与纤维特性有关的化学组分的含量及水解产物的含量进行了分析和比较.结果显示:香根草叶片的净光合速率(Pn)对光量子通量密度的响应曲线呈单峰型,Pn最高可达15.3 μmol·m-2·s-1,光饱和点为1 528.6 μmol·m-2·s-1;Pn日变化曲线呈明显的双峰型,峰值分别出现在10:00和15:00.叶片中K、N、Ca、P、Mg和S的含量分别为11.2、7.6、4.3、2.7、2.8和1.5mg·g-1.5月份至10月份是香根草的快速生长期,7月份的株高生长速率最高,达42.1 cm.种植于试验地和滩涂地的香根草叶片中纤维素、半纤维素和木质素的含量分别为326.1和321.7 mg·g-1、380.2和369.5 mg·g-1、147.8和154.0 mg·g-1,产地间差异不显著(P＞0.05);苯-乙醇抽提物和灰分的含量分别为59.5和54.1 mg.g-1、81.7和71.7 mg·g-1,产地间差异显著(P＜0.05).种植于试验地和滩涂地的香根草叶片水解产物中葡萄糖和木糖含量均较高,分别为368.3和359.9 mg·g-1、245.7和204.3 mg·g-1;阿拉伯糖、半乳糖和甘露糖含量较低,三者的总含量仅为58.6和55.8 mg·g-1;其中,仅木糖含量产地间具有显著差异(P＜0.05).研究结果表明:香根草具有很强的光合能力及较快的生长速率,叶片中纤维素和半纤维素含量均较高,能够适应边际性土地种植,是一种潜在的优良木质纤维素能源植物.     

粗毛栓菌胞外锰过氧化物酶的纯化及性质

培养于麦草粉上的白腐担子菌粗毛栓菌分泌胞外木质纤维素降解酶(纤维素酶、木聚糖酶、漆酶、锰过氧化物酶和木质素过氧化物酶)。经过超滤、盐析、离子交换层析、凝胶过滤和活性聚丙烯酰胺凝胶电泳等步骤,获得了初步纯化的锰过氧化物酶组分。利用变性聚丙烯酰胺凝胶电泳和等电点聚焦技术所测定的锰过氧化物酶的相对分子质量和等电点分别为35.7 ku和pI 2.8。研究结果表明,所纯化的锰过氧化物酶在407nm处具有最大光吸收峰,该酶最适作用pH值和温度分别为pH 5.3和35℃。     

诺维信公司推出新型纤维素乙醇酶制剂

2012年2月22日,丹麦诺维信公司宣布,为了提高以农业残余物、城市固体废弃物为原料的先进生物燃料的生产效率,开始销售可以降低成本的新型酶制剂。这种酶制剂比市场上销售的其他酶制剂的性能都好。最先使用这种酶制剂的生物炼制装置将于2012年内开始商业规模生产。     

中国纤维素乙醇开发进展和前景

在近期建设项目中：总投资13．5亿元、年产10万吨甜高粱茎秆燃料乙醇项目于2010年4月20日落户内蒙古自治区五原县。据介绍,该项目总占地面积1500亩,分两期建设,一期工程计划投资4．18亿元,实施年产3万吨级甜高粱茎秆燃料乙醇先进技术集成项目。     

利用西瓜汁合成细菌纤维素的研究

利用木醋杆菌为实验菌种,通过选择不同的种龄、接种量、发酵培养基液面积/液体积、初始pH值、培养温度和时间,对西瓜汁合成细菌纤维素的发酵务件进行研究,得到了最佳培养条件,并利用扫描电镜、红外光谱、元素分析等手段对合成细菌纤维素的微结构进行了观察分析.     

纤维二糖水解酶Ⅰ吸附结构域的新功能

从拟康氏木霉S-38中分离纯化得到的外切酶Ⅰ(CBHI),经过木爪蛋白质酶的有限酶解后通过一系列的柱层析分离获得其吸附结构域(CBM).利用CBM与纤维素在40℃下作用24h后,利用红外光谱测定纤维素结构的变化,发现纤维素的氢键作用减弱,利用分子动力学模拟进一步确认实验的结果,并从纳米尺度上阐明了在CBM分子吸附作用于纤维素表面的过程中纤维素链间的氢键作用明显降低.本研究表明CBM分子不仅具有使CBHI分子定位于纤维素表面的作用,还会在吸附过程中导致纤维表面结构的破坏.本研究为CBHI分子催化结构域与吸附结构域分子间的协同模型提供了一重要证据.