纤维素酶生产技术

利用可再生的纤维素资源生产燃料乙醇是克服能源危机的有效途径之一，半个世纪以来我国在这方面已投入了大量的财力．物力进行工业化相关研究。。整体工艺流程是，纤维素首先经过水解得到葡萄糖．然后经过酒精酵母发酵即可得到乙醇．经蒸馏，脱水制成无水乙醇后可用于配制乙醇汽油．作为汽车燃料。纤维素水解产生葡萄糖有化学法和酶法。化学法一般采用稀酸水解．酸性废液严重污染环境，     

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.     

纤维素降解菌L-06的筛选、鉴定及其产酶条件的分析

从用于堆肥的水稻秸秆中初筛出一株高效纤维素降解菌L-06, 根据18S rRNA基因序列和菌株形态分析, 初步鉴定该菌为斜卧青霉(Penicillium decumbens)。研究了液体发酵培养基中氮源、碳源、表面活性剂、培养温度、起始pH以及接种量对该菌株各纤维素酶活力的影响。在最适条件下, 该菌的b-葡萄糖苷酶(BGL)、外切纤维素酶(CBH)于培养第3天酶活力分别达到1662 u/mL和2770 u/mL; 内切纤维素酶(EG)、滤纸糖化力(FPase)于培养第4天酶活力分别达到18064 u/mL和4035 u/mL。在产酶优化实验中, 该菌的EG和CBH在pH10的培养条件下分别保持了70%和43%的酶活性; 在50oC培养条件下EG和CBH分别保持了68%和59%的酶活性。表现出了耐热, 耐碱的特性。     

响应面法优化灰色链霉菌产纤维素酶的工艺研究

以灰色链霉菌为原料,在单因素试验的基础上,采用响应面法试验,优化灰色链霉菌产纤维素酶活性的发酵条件。结果表明,单因素试验灰色链霉菌产纤维素酶活性的最适发酵条件:碳源为CMC-Na,氮源为明胶,温度为28℃,pH为7.0,转速为130 r/min。响应面法试验优化灰色链霉菌产纤维素酶活性最佳发酵条件为:温度27.7℃,pH值6.9,转数130.3 r/min,在此优化条件下,灰色链霉菌产纤维素平均酶活性为6.103 U/mL(n=3),与模型的预测值(6.217 U/mL)比较接近,误差为1.83%,证明了该响应面模型具有可靠性。     

人工锌指蛋白介导调控的里氏木霉纤维素酶生产

里氏木霉Trichoderma reesei Rut-C30是目前研究最广泛的纤维素酶生产菌,选育高产纤维素酶的里氏木霉菌株有助于提高木质纤维素资源生物炼制的经济性。利用人工锌指蛋白文库转化T.reeseiRut-C30,筛选获得了两株高产纤维素酶的突变株T. reesei M1和M2,与出发菌株比较,突变株M1和M2滤纸酶活分别提高100%和53%,且M1突变株外泌蛋白量提高69%,M2内切纤维素酶活提高64%。实时定量PCR分析结果表明,与对照菌株相比,突变株M1和M2中主要纤维素酶基因转录均上调,但不同酶基因在两株菌中有不同的变化特征。此外,纤维素酶抑制转录因子基因ace1在两株突变株中都转录下调,而纤维素酶正调控转录因子基因xyr1仅在M1突变株中上调。以上结果表明,不同人工锌指蛋白对纤维素酶活性的影响具有多样性。对这些突变体中人工锌指蛋白靶基因进行深入分析,为进一步深入探究里氏木霉纤维素酶合成调控的机理,以及利用代谢工程选育更高效的产酶菌株提供了基础。     

白蚁及其共生菌来源的4种木质纤维素酶的共表达

天然的木质纤维素材料含有纤维素、半纤维素和木质素等成分。降解天然木质纤维素底物时,需要木质纤维素酶共同作用。近年在木质纤维素酶的相互协同作用方面的研究引起人们的关注,成为一个新的研究热点,文中使用两个不同的共表达载体pETDuet-1和pRSFDuet-1,在大肠杆菌中共表达了白蚁及其肠道微生物来源的β-葡萄糖苷酶、内切β-1,4-葡聚糖酶、漆酶和木聚糖酶这4种木质纤维素酶,经过SDS-PAGE分析得到了与理论值一致的蛋白条带,同时经过酶活验证,这4种蛋白都具有酶活性。以磷酸处理的微晶纤维素(PASC)为底物,测定了共表达酶粗酶液与单独表达酶混合液的协同作用因子,从还原糖的产量上经计算共表达的粗酶液比单独表达酶的混合液对PASC的降解协同作用提高44%;以滤纸和磷酸处理的玉米芯为底物,测定降解协同作用,分别提高了34%和20%。结果表明,共表达酶的降解效率要高于混合的单组分酶液降解效率的总和。     

几种耐热戴氏霉对秸秆的降解效果

【目的】测定6株戴氏霉(Taifanglania)的生长温度特性及其对秸秆的降解效果。【方法】通过定时测定不同培养温度下的菌落直径绘制6株戴氏霉菌株的生长曲线;采用苯胺蓝法、愈创木酚法和木质素磺酸钙降解试验测定其木质素降解能力;用羧甲基纤维素钠水解圈测定法和胞外酶活测定法判定其对纤维素的降解能力;以失重法和范氏洗涤剂法检测其对水稻秸秆的降解效果。【结果】所试的耐热戴氏霉菌株均能耐受50 °C的高温,并能产生纤维素酶,但不同菌株产生的木质素降解酶有所差异;均具有降解秸秆的能力,其中合川戴氏霉(T. hechuanensis) H08.1菌株降解能力最强,其次是灰戴氏霉(T. cinerea) H57.1菌株,其秸秆降解率分别为50.2%和42.2%。【结论】合川戴氏霉H08.1菌株和灰戴氏霉H57.1菌株在秸秆的降解利用上具有潜在开发价值。     

绿色木霉对小球藻细胞壁的酶解作用

【目的】探讨绿色木霉分泌液能否分解小球藻细胞壁。【方法】用海藻酸钠和氯化钙固定绿色木霉,游离绿色木霉和固定化绿色木霉分别培养一段时间,离心培养液,用分光光度计法检测上清液中纤维素酶活性。在上清液中加入浓缩的小球藻悬浮液,用显微镜计数细胞壁破碎的小球藻。【结果】绿色木霉能同时分泌内切葡聚糖酶、外切葡聚糖酶及β-1,4葡萄糖苷酶3种纤维素酶,其中外切葡聚糖酶活性最高。固定化绿色木霉反复使用5次后,分泌的纤维素酶活性能保持到初次的67.4%。市售纤维素酶、游离绿色木霉、固定化绿色木霉初次及第5次分解小球藻细胞壁的效率分别为47.3%、86.5%、81.5%、52.1%。【结论】市售纤维素酶、游离绿色木霉、固定化绿色木霉都能分解小球藻细胞壁,其中固定化绿色木霉因可重复使用,具有潜在的应用前景。     

产纤维素酶黏细菌在生物转化的作用

目的:预处理对木质纤维素降解的影响.方法:从土壤中分离筛选到高纤维素酶活的黏细菌菌株So ce sh1008.该菌具有CMC酶活(CMCase)及微晶纤维素酶活性.研究NaOH联合黏细菌降解盐蒿、稻草、棉花秸秆和甘蔗渣四种木质纤维素的情况.结果:碱(2％ NaOH) -黏细菌处理的方法优于黏细菌-碱的方法,其中降解棉花秸秆降解效果最明显,以5.0g木质纤维素为原料,其最终干重损失达2.1g,溶液中总糖含量和还原糖含量均值分别为12.8 mg/mL和0.93 mg/mL.酵母菌发酵产乙醇的研究结果表明,最佳发酵时间为47h,碱-黏细菌甘蔗渣降解液发酵效果最好,乙醇产出达6.0％.结论:黏细菌联合2％ NaOH能有效降解甘蔗渣,提高乙醇产量.