瘤胃纤维素酶来源的微生物及其作用机制

纤维素酶是一种高效的生物催化剂,在纤维素类物质的利用方面发挥着重要作用.瘤胃来源的纤维素酶是一类能够分解瘤胃中纤维素类物质的酶或酶系,能将纤维素类物质分解成葡萄糖供给动物生长所需.对纤维素进行了概述,分析了瘤胃纤维素酶来源的细菌、真菌和其他微生物种类和分泌的纤维素酶以及瘤胃各类微生物对纤维素的降解过程,并对纤维素酶的种类和降解机理进行了阐述,为进一步研究瘤胃纤维素酶提供参考.     

纤维素酶以及应用行业的研究进展

纤维素酶是一种是能够分解纤维素产生葡萄糖的一类酶.由于它在饲料行业、酒精酿造、纺织和食品行业等领域具有巨大的市场潜力,受到国内外业内人士的普遍看好,将成为继糖化酶、淀粉酶以及蛋白酶之后的第四大工业酶种,而在国内很有可能成为第一大酶种.该研究综述了纤维素酶的分类、结构、理化性质、作用机理、产纤维素酶的微生物种类、纤维素酶的发酵工艺、纤维素高效分解菌的选育及纤维素酶基因克隆的研究进展,并对未来的研究趋势及应用进行了展望.     

纤维素酶的应用现状

纤维素是地球上既丰富又低廉的可再生资源,纤维素能被纤维素酶降解为葡萄糖.纤维素酶具有广阔的研究前景,将来可能成为国内第一大酶种.本文简述了纤维素酶在畜禽生产和酒精工业中的应用,具体阐述纤维素酶在食品工业中的应用,并对未来的研究方向进行了展望.     

利用纤维素酶生产燃料酒精的研究进展

植物利用二氧化碳,通过光合作用产生的木质纤维是地球上最丰富、最廉价而又可再生的资源,木质纤维主要成分是纤维素和半纤维素,纤维素和半纤维素的利用一直是研究热点课题。而纤维素酶能有效地将农作物秸杆等富含纤维素的物质水解为葡萄糖,最终经过发酵产生生物酒精。由于天然纤维素是最丰富的资源,因此高效低价的纤维素酶对于最终解决人类文明发展的能源与环境问题具有化时代的意义,有广阔的发展前景。目前,纤维素酶的生产主要是采用微生物发酵的方法,以丝状真菌为主,产酶效果最好的真菌是里氏木霉。在此,简述了纤维素酶的组成、降解机理及所用菌株等方面的研究进展。     

解淀粉芽孢杆菌产纤维素酶及其酶解能力相关研究进展

纤维素是地球上丰富的天然生物聚合物,是重要的可再生有机资源,在农作物秸秆中尤为丰富。纤维素、半纤维素和木质素混合组成木质纤维素,木质纤维素结构的复杂性限制自然界中大量秸秆的降解。纤维素酶是将纤维素降解成葡萄糖的一类酶的总称,主要作用于纤维素及其衍生物,在木质纤维素转化利用方面发挥核心作用。解淀粉芽孢杆菌是一类具有纤维素酶合成能力的细菌,其合成的纤维素酶具有产酶条件简单,培养周期短,酶活力高的特点,因此具有广泛的应用价值和前景。对近年来产纤维素酶解淀粉芽孢杆菌的筛选与发酵工艺及其特性进行综述,以期为纤维素酶的生产和应用提供理论帮助。     

纤维素酶在畜牧业中的应用研究进展

纤维素在植物体中的含量最多，约占植物干重的１／２，是最丰富的自然资源。纤维素是由２０００～１００００个葡萄糖分子组成的长链大分子，除反刍动物借瘤胃微生物可以利用纤维素外，其他高等动物几乎不能消化和利用纤维素。纤维素酶能够降解纤维素，破坏植物细胞壁，解除畜禽消化系统对植物细胞内营养物质的利用障碍，使被包围的淀粉、蛋白质和矿物质得到释放而被动物消化利用，从而降低纤维素在饲料中的抗营养作用；而且它能将饲料中的纤维素降解成可消化吸收的还原糖，提高饲料的营养价值。目前已有许多报道反映，纤维素酶在畜禽生产应…     

纤维素酶生产研究进展

纤维素的降解有赖于纤维素酶。自然界中很多微生物可以产生纤维素酶。该文综述了利用木霉等菌产纤维素酶、产纤维素酶菌种选育、混合菌产纤维素酶等方面的研究进展,并提出了纤维素酶的大量生产是纤维质原料资源化的重要基础。     

秸秆纤维素分解菌的分离筛选

利用纤维素分解菌生产发酵饲料是当前饲料业的一个发展方向,它可将纤维素分解为牲畜可利用的糖。此项试验从各种土壤及饲料中分离到12株能分解纤维素的菌株。分别测定滤纸分解度、CMC酶活、FPA酶活和天然纤维素酶活,筛选出6株对天然秸秆纤维素有较强降解能力的菌株。通过改变其培养基中天然纤维素的含量,发现随着培养基中天然纤维素含量的增加,酶活力也随之升高。     

纤维素酶的固体发酵生产及其应用研究

纤维素酶是降解植物纤维素的一组酶,它能降解纤维素生成纤维二糖和葡萄糖等小分子物质.辽宁省酶工程技术中心通过研究进行小试、中试及建立纤维素酶生产线,找到了适宜的生产条件和工艺,并探索出一些应用领域的适宜条件.     

木质素与生物燃料生产:降低含量或解除束缚?

生物质能源作为可再生性替代能源之一,其开发利用可为解决当前全球变暖、化石能源成本飞涨和环境污染等重大问题提供新的途径。木质纤维素是植物细胞壁的主要组成成分,也是地球上最丰富的可再生资源之一,可转化为生物酒精等液体生物燃料。木质纤维素主要包括纤维素、半纤维素和木质素,三者之间由酯键、醚键和糖苷键等化学键连接,形成的木质素-糖类复合体是一种共价键聚合物,这些细胞壁成分的组成及其互作会影响多糖的水解作用,进而影响木质纤维素的转化利用效率,其中,木质素被认为是阻碍纤维素酶分解的主要物理障碍。当前,提高能源作物生物质的田间种植、生产效率及其工厂化降解、转化效率是生物质能源发展的热点和难点问题。由于木质素是木质纤维素生物量中除多糖之外含量最高的成分之一,提高木质素利用效率成为影响整个木质纤维素生物冶炼产能的关键。为此,文中从降低木质素含量和解除木质素束缚的角度出发,系统回顾了木质素在植物细胞壁中的发育沉积特征及其遗传改造研究进展,探究从植物细胞壁结构组成角度优化木质纤维素性状提高生物燃料产率的可能性,重点论述了降低能源植物木质素含量的遗传选育和基因改良策略,以及木质纤维素生物冶炼的预处理和分离技术。一方面,通过常规育种程序培育低木质素含量的生物能源作物品种,或是通过基因工程技术下调木质素的生物合成,对于提高木质纤维素利用效率和降低生物燃料生产成本均具有积极的作用。另一方面,以解除木质素束缚为目的的生物冶炼预处理技术是提高木质纤维素生物燃料工厂化生产效率的重要环节,主要包括酸预处理法、碱预处理法和有机溶剂预处理法,高效的预处理技术能够显著提高纤维素酶水解效率,增加生物酒精产量。文中最后对木质素与生物燃料生产的研究与应用前景进行了展望。     

生物降解纤维素研究新进展

从纤维素分解菌的选育、产纤维素酶的代谢调控和分子生物学研究3个方面对生物降解纤维素的最新进展进行了综述。     

秸秆微生物降解机理研究

针对微生物降解秸秆的机理研究,系统性综述了秸秆微生物降解机理研究的一些进展.秸秆堆肥要经历矿质化和腐殖化两个阶段,研究了在秸秆堆肥各个阶段秸秆降解情况.论述了秸秆纤维素结构和纤维素酶降解机理,简要阐述了纤维素降解菌的种类.简要介绍了秸秆堆肥过程中微生物群落变化,研究了影响农作物秸秆微生物降解的因素,探讨了降解过程中温度、C/N、含水量、氧含量、有机质含量合适的范围.     

纤维素酶的研究现状及应用前景

纤维素酶可以使构成植物细胞壁等不易利用的植物纤维分解成葡萄糖,从而提高玉米等秸秆的利用率,推动纤维素酶及燃料乙醇的工业发展及推广。主要阐述了纤维素的结构和纤维素酶的作用机理,并详细介绍了纤维素酶的发展与应用前景。     

象草根际土壤微生物生理群数量特征研究

[目的]查明象草根际微生物生理群的分布特点。[方法]利用选择性培养基,采用涂抹平板法和稀释法对象草根际土壤微生物生理群（氨化细菌、硝化细菌、反硝化细菌、芽孢杆菌等）数量时空分布特征进行研究。[结果]象草根际各微生物生理群的数量具有明显的根际效应,均为根际〉非根际,但根面与根区相比,根面好气性微生物较多,而根区嫌气性微生物较多;同一根际部位,不同微生物生理类群数量也有差异;象草根面纤维素分解和氮的固定主要是好气性菌起作用,根区纤维素分解主要是嫌气性纤解菌起作用,固氮为好气性自生固氮菌和嫌气性自生固氮菌共同起作用。[结论]象草的根际区域不同,微生物生理群种类不同,其数量时空分布动态也不同。     

高效降解玉米和水稻秸秆菌株配伍研究

为了解决大田秸秆直接降解困难以及市售菌剂田间直接降解秸秆效果不理想的问题,从森林土壤、农田土壤、腐烂秸秆中通过平板筛选和酶活性测定(羧甲基纤维素钠和滤纸酶活性测定)得到多株能高效降解纤维素的菌株,并且通过正交试验得到一组(含有菌株51、R19、P11、104、R18)协同作用能力强的产纤维素酶霉菌组合。用玉米秸秆和水稻秸秆作为材料,利用这个组合复配一些细菌、酵母菌对其进行降解试验。30 d后,秸秆明显失重、体积变小、颜色变黑,有酱色液体渗出。通过测定,玉米秸秆和水稻秸秆的失重率分别达到59%和52%,明显优于市售菌剂(37%,20%)。并对评价菌株产酶能力的方法进行了讨论。     

红壤丘陵区旱地和水旱轮作地土壤中纤维素降解功能微生物群落特征

为揭示农田土壤有机质中纤维素降解的微生物机制,依托红壤丘陵区长期定位试验,以两种土地利用方式(旱地和水旱轮作地)下两种施肥模式(化肥、秸秆还田配施化肥)的农田生态系统为研究对象,分析了表层土壤中纤维素含量、纤维二糖水解酶活性以及纤维素降解功能微生物丰度与群落结构的周年动态变化特征。结果表明:长期(13年)施肥后土壤中纤维素并未发生显著积累,且从周年动态变化来看,秸秆还田后旱地和水旱轮作地中纤维素分别在6个月和3个月内完全降解或被转化为其他形态;相关分析表明,纤维二糖水解酶活性与纤维素含量呈显著正相关,而真菌cbh I基因丰度与纤维二糖水解酶呈显著正相关(P0.01),因此功能基因cbh I可用于指示本研究供试土壤中降解纤维素的关键微生物群;聚类分析表明,旱地和水旱轮作地的纤维素降解微生物(含cbh I基因)互相分离,即与施肥相比,土地利用方式是引起土壤中纤维素降解微生物群落组成改变最主要的因素;克隆测序结果显示,两种土地利用方式下纤维素降解功能微生物均以伞菌和粪壳菌占绝对优势,分别占总克隆库的22.9%~39.5%(平均为34.7%)和17.7%~42.3%(平均为28.5%),其中秸秆还田后的纤维素降解过程可能由粪壳菌主导。研究结果阐明了红壤丘陵区旱地和水旱轮作地中秸秆还田后纤维素降解及其功能微生物群落的异同,为揭示农田土壤新鲜有机质中易分解组分(纤维素)的微生物转化机制提供了基础数据。     

牛粪高温堆肥过程中木质纤维素降解及相关生物学特性研究

为探明木质纤维素在堆肥过程中的降解情况,以牛粪和砻糠为原料,进行为期112 d的小型堆肥试验,在不同堆肥阶段测定物料的木质纤维素含量及相关降解酶活性,并在高温和降温阶段从物料中分离鉴定纤维素降解菌。结果表明,堆肥过程中物料的纤维素与半纤维素含量逐步降低,总降解率分别为5626%和6147%;而木质素的相对含量略有增加;与木质纤维素降解相关的纤维素酶和木聚糖酶的活性均呈现先增高后降低的趋势,其酶活均在第42天达到峰值,分别为8575 μg glucose·g-1·DW·h-1 和16565 μg·reducing sugar·g-1·DW·h-1,而β 葡聚糖苷酶的活性在22～42 d之间维持在较高水平(279～330 μmol pNPG·g-1·DW·h-1);此外,在堆肥的高温和降温腐熟阶段均分离并鉴定出Pseudoxanthomonas,Bacillus,Paenibacillus,Ureibacillus和Geobacillus等5个属的可培养高温纤维素降解菌。     

国内细菌纤维素酶基因的克隆进展

随着能源问题日益突出,各国逐渐把对纤维素的降解研究作为一项重要的研究课题。而纤维素的酶降解是利用纤维素的一个有效途径。目前主要对真菌纤维素酶的研究日趋成熟,且真菌纤维素酶的活性比较高,像里氏木霉、绿色木霉、康氏木霉等。对细菌纤维素酶基因克隆方面的研究也有很多报道,但普遍认为细菌纤维素酶活性比真菌纤维素酶的活性低。而细菌作为世界分布最广的生物具有非常大的开发价值空间。文章主要介绍目前对细菌纤维素酶基因的克隆领域的研究现状,并作了一个简要的概括和分析。