瘤胃微生物在木质纤维素价值化利用的研究进展

瘤胃是反刍动物消化的第一个腔室，各种微生物（细菌、真菌和原生动物）相互作用将木质纤维素植物生物降解为易于代谢的化合物。瘤胃也是目前自然界公认的木质纤维素高效降解和利用的天然反应器，其真菌和细菌可分泌多种木质纤维素降解酶，在木质纤维素生产生物燃料和化学用品方面具有潜在的价值。因此，本研究在瘤胃内木质纤维降解的微生物及其降解木质纤维素相关酶的基础上，重点综述了瘤胃微生物在木质纤维素生物转化为乙醇、生物化学（有机酸）及沼气等方面的研究进展，旨在为瘤胃微生物和瘤胃酶在木质纤维素价值化利用方面的研究和应用提供新的方法和思路。     

辐照协同甲酸分离油茶壳中纤维素、木质素和木糖的工艺研究

为了提高油菜壳木质纤维素分离效率,本试验以油茶壳为原料,研究不同辐照剂量(0、200、400、600、800 kGy)处理后其粉碎能耗、粒度分布和化学组分的变化,同时开展辐照协同甲酸分离油茶壳木质纤维素的工艺研究。结果表明,辐照处理后油茶壳粉碎能耗降低,粉碎后细颗粒样品所占比例增加,经400 kGy剂量辐照处理的油茶壳粉碎能耗比对照节约43.59%,800 kGy剂量辐照处理的油茶壳粉碎后粒径<0.075 mm的颗粒占比达到41.38%。辐照处理后油茶壳木质纤维素发生降解,水溶性组分、水溶性单糖、聚糖含量均增加。辐照协同甲酸分离油茶壳纤维素、木质素和木糖的最佳工艺为:辐照剂量400 kGy,反应温度100℃,反应时间3 h,在此条件下分离获得的油茶壳纤维素、木质素、木糖的提取率分别为89.94%、47.74%和96.37%,纤维素和木质素纯度分别为45.05%和91.92%。本研究结果对油茶壳木质纤维素全组分的高效分离和应用具有重要意义。     

Effect of mixing dietary fibre (purified lignocellulose or purified pectin) and a corn meal on glucose and insulin responses in healthy horses

The aim of this study was to investigate the effect of the addition of a purified soluble (pectin) and insoluble (lignocellulose) fibre to a starchy meal on post‐prandial glucose and insulin responses in healthy horses. Four horses were fed in a randomized order three different diets: (i) cracked corn, (ii) cracked corn mixed with purified lignocellulose, and (iii) cracked corn mixed with purified pectin. Each diet was adjusted to a starch intake of 2 g/kg bodyweight (BW). Lignocellulose was aligned to an intake of 0.2 g/kg BW, and pectin was fed in a dosage of 0.1 g/kg BW. Each period consisted of a 10‐day acclimatization to the diet (fed once per day); during this time, the horses were fed 1.2 kg hay/100 kg BW/day. Blood was collected after each acclimatization period before and after the test meal was fed, without any hay. The increase in plasma glucose and insulin, peak values, and area under the curves were similar for all diets. The present findings suggest that adding purified soluble or insoluble fibre to a corn meal does not affect post‐prandial glucose and insulin responses in healthy horses. Feeding strategies for horses with a high energy requirement should include a starch reduction per meal, rather than the addition of purified fibre.     

木质纤维素乙醇发酵研究中的关键点及解决方案

该文综述了近年来木质纤维素材料发酵生产乙醇的研究进展，提出了在木质纤维素原料发酵生产乙醇过程中的两大关键点，一是减少和消除原料预处理过程中抑制物及其有害影响；二是含木糖、葡萄糖、甘露糖、半乳糖等多种物质的混合物同时作为底物的乙醇发酵。在对已有研究结果比较和分析基础上，提出相应的解决方案。首先要采取综合的预处理过程，达到提高木质纤维素水解率的同时减少发酵抑制物；然后是提高发酵菌种对混合糖底物的利用能力和发酵生成乙醇的能力以及对抑制物的耐受性，以提高木质纤维素发酵生产乙醇的转化率。     

羽叶决明代木栽培鸡腿菇的物质转化

研究羽叶决明(Chamaecrasta nictitans)代木栽培鸡腿菇(Coprinus ovatus)对其绝对生物学效率、基物失重、呼吸消耗及木质纤维素转化的影响.结果表明,羽叶决明牧草替代60%木屑(A60)栽培鸡腿菇的绝对生物学效率最高,均为10.77%.覆土前和采收后的基物失重和呼吸消耗都以A0(CK)为最高,分别为11.47%、11.47%和31.75%、25.55%,其木质素转化率也最高,为79.21%;纤维素转化率以A100(羽叶决明牧草替代100%木屑)为最高,达50.93%;半纤维素转化率以A40(羽叶决明牧草替代40%木屑)为最高,为49.74%.回归分析结果表明,绝对生物学效率和半纤维素转化率与替代比例呈抛物线相关,而基物失重、呼吸消耗及木质素、纤维素转化率与替代比例呈线性相关.     

糙皮侧耳(Pleurotus ostreatus)降解转化稻草秸秆研究

以食用菌糙皮侧耳(P leurotus ostrea tus)菌株降解稻草秸秆,对子实体产量、品质,基质中木质纤维成分的变化和与基质主要成分降解相关胞外酶活性在不同培养阶段的变化规律进行了研究。结果表明,稻草秸秆栽培所获子实体,营养品质较高。经过2潮菇阶段的培养,木质纤维成分在基质中的含量比栽培前降低11.94%~14.7%,主要发生在生殖生长期;对胞外酶的研究发现:淀粉酶在培养前期活性较高;羧甲基纤维素酶、滤纸糖酶、木聚糖酶和蛋白酶活性的峰值与低谷的发生与子实体的发育状态成正相关;漆酶和愈创木酚酶活性变化与基质中木质素的降解相关,在第1潮菇子实体成熟前活性逐渐升高,随后呈下降趋势;漆酶的活性与菌株子实体的产量有正相关关系。     

人工组合复合菌系分解木质纤维素特征研究

为研究人工组合复合菌系降解木质纤维素的效果以及降解过程中微生物群落变化特征。首先对天然复合菌系PLC-8进行分离纯化,随后将筛选出的5株细菌和2株真菌进行组合,构建3 种简化的复合菌系,分别为F1、F2和F3。随后,设计秸秆降解试验,利用DGGE方法测定3种复合菌在分解纤维素过程中微生物群落的变化特征,并进行相关的理化分析。结果表明:人工组合复合菌系F3分解木质纤维素的能力最强,在分解木质纤维素30 d内秸秆平均减重率为39.80%,半纤维素下降52.64%,纤维素下降25.8%,木质素下降6.26%。在第15 天时纤维素内切酶、纤维素外切酶、滤纸酶、β-葡萄糖苷酶、木聚糖酶的活性已经达到整个分解过程的最高值,分别为0.09、0.08、0.09、0.07和0.11 U/mL。复合菌系F3能够自我调节pH,从而改变溶液的pH从微酸性至微碱性,F3的微生物群落呈现出真菌-细菌稳定共存的状态,并且能够长时间保持稳定。因此,人工组合复合菌系F3是稳定、高效的木质纤维素降解复合菌系。     

纤维素分解菌系WSD-5常温产酶高温糖化小麦秸秆研究

将木质纤维素原料转化为燃料乙醇,受到全世界的期待。本研究探讨了利用复合菌系直接分解糖化的新途径。结果显示,该复合菌系优化的产酶活条件是转速为0r/min,底物添加量为3%,第6天酶活达到峰值,主要酶活为木聚糖酶活、CMC酶活和滤纸酶活,分别为15.18、3.43和0.79IU/mL。在第15天培养结束后,WSD-5对小麦秸秆中纤维素、半纤维素以及木质素的分解率分别达到71.3%、90.6%和51.7%。在酶活高峰期,在添加底物的同时升温至55℃保温糖化,结果发现还原糖的浓度显著提高。酶解小麦秸杆产生的总还原糖达到125mg/g以上,两次糖化总还原糖浓度为常温发酵时的15倍以上。当底物浓度为6%时的转化率最高,达到150.73mg/g。在糖化的过程中,产生了少量的甲酸、乙酸等可溶性小分子化合物,可以作为甲烷发酵的底物,具有一定的利用意义。试验扩大到3m3规模的中试试验。本研究为木质纤维素的低成本分解糖化提供了新的思路和途径。     

Structure/function relationships in cellulolytic enzymes

Cellulose and hemicellulose (mostly xylan), together with lignin, are the major polymeric constituents of plant cell walls and from the largest reservoir of fixed carbon in nature. The enzymatic hydrolysis of polymeric substances by extracellular enzymes, such as cellulases, hemicellulases and laccases, is preferred to chemical depolymerisation to avoid the production of toxic by-products and waste that are expensive to treat. The monosaccharides released through enzymatic hydrolysis can subse…