居瘤胃解纤维素菌细胞密度与纤维素酶的合成

居瘤胃解纤维素菌(Cellulosilyticum ruminicola)H1是本实验室分离自青海牦牛瘤胃的一株新的纤维素降解细菌。前期研究发现,菌株H1在滤纸纤维素上连续传代数次后无法生长,只有在纤维素降解产物纤维二糖中培养后方能继续在纤维素中生长,并恢复其纤维素降解活性。这与纤维素酶合成受"代谢产物抑制"的传统认识相悖。【目的】证明菌株H1的纤维素酶合成受细胞密度调控。【方法】检测菌株H1的纤维素酶活和转录水平在高和低密度细胞培养物中差异,并检测高密度细胞培养物中的寡肽对低密度细胞纤维素酶活和转录水平的促进作用。【结果】菌株H1的高密度细胞培养物的纤维素酶活和转录水平比低密度细胞的高3-10倍;并且高密度细胞培养液能显著提高低密度细胞纤维素酶活和转录水平。【结论】居瘤胃解纤维素菌(Cellulosilyticum ruminicola)H1纤维素酶的合成受细胞密度调控。     

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。     

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。     

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.     

区域选择性改性的纤维素和壳聚糖衍生物及其血液相容性

通过对纤维素和壳聚糖的区域选择性改性,将内皮细胞表面硫酸乙酰肝素（ES—HS）分子结构中对其血液相容性有重要影响的官能团引入纤维素和壳聚糖的分子结构中,并将其通过离子键固定在部分阳离子化的纤维素膜上,以期模拟ES—HS的血液相容性。血小板吸附结果表明,6位改性的纤维素衍生物的吸附程度较高。在五种壳聚糖衍生物中,2位的NS03／NAc为6／4的衍生物表现出最低的血小板吸附。当保持壳聚糖2位的NS03／NAc值不变时,对6位进行完全磺酸酯化,也可有效减少血小板的吸附。     

碱与微波联合处理蔗渣对里氏木霉发酵产纤维素酶的影响

以蔗渣为原料,采用碱和微波辐射联合处理后用于里氏木霉纤维素酶的液态发酵。采用单因素试验与正交试验确定了最佳的处理条件为:0.30 mol/L的NaOH溶液浸泡,微波功率160 W,处理5 min。在此条件下得到的单位能耗的酶活净增值最高。后续发酵结束后,酶活较未经处理的蔗渣发酵后所得酶活有显著提高。其中,β-葡萄糖苷酶活、滤纸酶(FPase)活、羧甲基纤维素酶(CMCase)活分别提高了81.3%,88.2%,154.5%。     

纤维质原料预处理技术

随着石油资源的大量消耗和逐步枯竭,寻找可再生性的替代能源,特别是新的液态燃料,已成为维持人类社会可持续发展的紧迫任务。在可再生性替代能源——生物能源领域发展力度最大的品种是燃料乙醇。但是越来越多的人们已经认识到,随着世界人口的增长,用淀粉和糖类生产燃料和化工产品的发展将受到很大的限制。只有粮食、食糖生产过剩的国家,才能将大量以粮食和食糖作为原料生产的乙醇用作汽车燃料。而植物光合作用产物的绝大部分为植物的枝、干、叶等木质纤维素类,是纤维素、半纤维素和木质素等聚合物的复合物,其中纤维素和半纤维素都可以被转化成乙醇,理论得率可以同粮食相仿（大于400L／t）。因而,即使像美国那样粮食和土地资源非常丰富的国家,目前也十分重视利用植物纤维原料生产乙醇技术的研究。 近年来,纤维素乙醇技术发展较快,突破了一些关键技术的瓶颈,取得了一些进展。为此,我们特别邀请由山东大学微生物技术国家重点实验室主任曲音波教授领衔的团队,围绕纤维素乙醇生产相关技术,分别就纤维质原料预处理技术、纤维素酶生产技术等进展进行连载,希望更多的读者增加对纤维素乙醇技术的了解。     

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,