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。     

木质纤维素生物降解机理及其降解菌筛选方法研究进展

生物降解木质纤维素机理的研究日益受到关注,并且降解酶机制进行作用的报道很多,然而,木质纤维素天然结构复杂,其生物降解过程则是一个复杂的酶学过程,需要多种酶的协同作用来完成。经过多年的研究,各国研究工作者提出木质纤维素降解菌的筛选方法,国内外的科研工作者们探索出了多种木质纤维素降解菌的筛选方法和筛选培养基,为木质纤维素降解菌的筛选提供了捷径,加快了木质纤维素降解菌筛选工作的步伐。从生物降解机理和降解菌筛选方法等方面,综述了木质纤维素生物降解研究进展,提出了有待拓宽和深化研究的内容。     

耐高温木质纤维素降解菌株的分离筛选、鉴定及降解工艺的研究

本研究旨在筛选出在高温条件下具有较强木质纤维素降解酶活性的细菌菌株,探究其降解秸秆木质纤维素的特性。从太白山林区温泉采集土壤样品并在高温条件下进行富集培养,利用脱色圈试验和比色法筛选出目标菌株,通过形态观察和16S rDNA序列分析鉴定菌株种类。对高温富集初筛所得菌株的纤维素酶、漆酶、木质素过氧化物酶和锰过氧化物酶活性进行测定。菌株X-08的纤维素酶活为0.02872 U/mL,菌株M-17的MnP、LiP和Lac酶活分别为51 U/mL、672 U/mL和192 U/mL。鉴定出菌株X-08为Anoxybacillus rupiensis,M-17为Geobacillus thermocatenulatus。采用双菌降解玉米秸秆,20天后木质素和纤维素的降解率分别达到24.51%和20.47%。研究结果为农业废弃物生物降解提供了新的细菌菌种资源,并为秸秆中木质纤维素的降解处理方法提供了新的思路。     

氯化胆碱类低共熔溶剂对木质纤维素分离及其利用的研究进展

为了去除木质纤维素固有复杂抗性结构，实现木质纤维素原料的高效利用，研究人员不断开发新的木质纤维素预处理技术。低共熔溶剂(Deep Eutectic Solvents, DESs)作为一种绿色溶剂，具有成本低、制备简单、热稳定性好、可设计性等优势，在促进木质纤维素原料预处理、原料酶解转化方面有着较好的应用潜力，得到了研究者们的广泛关注和认可。本研究在查阅国内外研究现状和研究成果的相关报道基础上，综述了氯化胆碱DESs的合成及性质，预处理木质纤维素的作用机理，对木质纤维素酶解效果及转化为生物乙醇的相关研究，指出不同氢键供体、不同的预处理条件对原料的木质素去除率及葡萄糖产量有很大影响，认为DESs预处理木质纤维素极大提高了后续纤维素酶解过程的糖化率，并对DESs预处理机理、循环使用、工艺参数优化方面提出了展望。     

秸秆粗饲料中粗纤维结构层次的研究

通过酶解实验提出秸秆粗饲料中的粗纤维成分分为两个结构层次，即粗纤维中易被酶水解的是游离型半纤维素和纤维素，难以被酶水解的是与木质素键合的结合型半纤维素和纤维素。试验结果表明，棉花秸秆中半纤维素酶降解部分占半纤维素总量的80.98%，被纤维素酶降解部分占纤维素总量的19.31%；玉米秸秆中被半纤维素酶降解部分占半纤维素总量的60.23%，被纤维素酶降解部分占纤维素总量的44.36%；小麦秸秆中被半纤维素酶降解部分占半纤维素总量的46.20%，被纤维素酶降解部分占纤维素总量的43.04%；水稻秸秆中被半纤维素酶降解部分占半纤维素总量的47.60%，被纤维素酶降解部分占纤维素总量的51.80%。这可能是造成粗饲料消化代谢率低的主要原因。     

碱处理对甜高粱秸秆渣组成结构及酶解糖化效果的影响

以甜高粱品种M81为试验材料,以清洗烘干后未经处理的甜高粱渣为对照,在常温、高温高压、微波条件下Ca(OH)₂和常温条件下NaOH处理甜高粱秸秆渣,调查处理后甜高粱秸秆渣木质纤维素组成结构及纤维素酶酶解糖化情况。结果表明,采用的4种处理都能有效地改变甜高粱渣木质纤维素组成结构,其中氢氧化钠常温长时间处理对于木质素与半纤维素的溶降效果最好,3种石灰处理对半纤维素的溶解也均有一定作用。扫描电镜观察石灰高温高压与氢氧化钠常温两种处理对于木质纤维素结构的改变不同,前者木质纤维素表层木质素结构被侵蚀严重,呈破碎状附着在纤维素表面,内部纤维结构仍紧密排列,后者木质纤维素束状结构溶胀降解,表层木质素成分被大量去除,被包裹的纤维素组分显露,纤维素网断裂且纤维素表面出现许多小孔。经这4种方式处理后的甜高粱渣,木质纤维素中纤维素与半纤维素经纤维素酶酶解糖化,葡萄糖和木糖产物浓度都有所提高,分别达到对照的1.5、2.1、1.9、4.2倍和3.1、5.0、4.9、2.4倍;木质纤维素纤维组分的直接转化率与相对转化率的含义与计算方法不同,两种计算方式对于甜高粱木质纤维素生物质原料预处理方式的选择和效果的综合评价具有指导意义。     

纤维素酶高产菌的选育及其酶制取的研究进展

纤维素酶是降解纤维素的高效生物催化剂,它的应用对人类意义重大。微生物发酵产生纤维素酶,成为获得纤维素酶最好的途径。在寻找和开发高产纤维素酶菌种的过程中,纤维素酶高产菌的选育是最关键的一步。综述了产纤维素酶的微生物菌种,介绍了获得高产纤维素酶能力的菌株的各种选育方法以及纤维素酶的制取方式,并对其未来的研究趋势进行了展望。     

褐腐菌在木质纤维素降解中的研究进展

为了研究褐腐菌在木质纤维素降解中的作用,综述了国内外近5年褐腐菌对木质纤维素的预处理、生物降解、生物质转化、发酵能力等方面的研究进展,发现其在环境价值和生物技术方面的潜能,而有关生物降解或转化方面的研究大部分都是单独的,缺乏系统化。因此,加强褐腐菌对木质纤维素剩余物的降解与利用,能为其今后的生产应用提供理论基础。     

微生物来源纤维素酶的工业应用进展

纤维素酶作为分解纤维素类物质的有效复合酶系,在纤维素有效降解并利用上的潜在应用价值较大。结合近年来国内外纤维素酶在食品、饲料、医药、能源开发等方面的文献研究,对纤维素酶的应用研究进行了综述,为后期试验研究提供参考。     

木质纤维素类原料预处理工艺的研究

木质纤维素的结构特点是不易降解。通过预处理手段(酸处理、碱处理、爆破处理、湿式氧化、超临界CO2处理等),可使纤维素转化为乙醇的效率大大提高。综述了国内外对木质纤维素可再生生物质资源预处理的研究进展,并对木质纤维素可再生生物质的预处理技术和应用前景进行了展望。     

降解茶粕高效纤维素酶的菌株的筛选

摘要：从土壤、垃圾以及腐烂的树叶中通过刚果红培养基、羧甲基纤维素培养基等培养基初筛出L-1、L-3、L-4、L-5、L-6、L-2六株菌株。然后用这六株菌种对以油茶饼粕为主要营养成分的固态培养基进行单菌发酵。通过比较固态发酵时菌种的内切酶酶活得出L-1、L-3、L-4三种菌株可做为高效降解茶粕纤维素的备选菌株,比较三种菌株的外切酶酶活、内切酶酶活、总酶活的显著性分析得知,L-3菌株是产降解茶粕高效纤维素酶的最佳菌株,经鉴定该种菌株属于青霉属。     

玉米芯降解复合菌剂的构建及其发酵效果初探

旨在构建复合菌剂以降解玉米芯,使生物质能源得到更好的利用,并且减少环境污染。本实验以牛粪及牛粪玉米芯发酵料为试材,用刚果红染色法和滤纸酶活法(FPA)筛选纤维素降解菌,并进行菌株鉴定;将所得到的菌株通过划线法进行拮抗实验;最后将菌株复配接种到玉米芯研究其发酵效果。结果表明：在牛粪及牛粪玉米芯发酵料中获得的菌株BC-2W、BC-2Y、BC-7W、BC-7Y、BC-12Y、BC-15W、BC-15Y、B1-2、B1-11、B2-7、B2-8和B2-9 FPA酶活均在9.0 U/mL以上,接种复合菌剂的玉米芯纤维素降解率达到(55.63±2.21)%,高于接种牛粪的玉米芯纤维素降解率。红外光谱、X衍射分析和扫描电镜观察显示,接种复合菌剂的玉米芯木质纤维素降解程度均高于接种牛粪组。复合菌剂可有效降解玉米芯,在纤维素降解方面具有较大的应用潜力,可用于玉米芯的生物资源利用。     

未培养微生物筛选高纤维素酶活性基因的研究进展

纤维素是地球上最丰富的可再生有机资源,利用微生物产生的纤维素酶将其分解对于人类社会解决环境污染、食物短缺和能源危机具有重要的现实意义。在自然界中存在着大量的无法用传统方法培养的未培养微生物,通过构建宏基因组文库,从中筛选纤维素酶基因,为纤维素酶的筛选提供了一条新的筛选途径。综述了未培养微生物研究现状、宏基因组学的研究和从未培养微生物中筛选纤维素酶基因的研究,为进一步研究纤维素酶提供了理论依据。     

芝麻茎点枯病菌Macrophominaphaseolina纤维素降解酶活性分析

测定芝麻茎点枯病菌（Macrophomina phaseolina）产生的纤维素降解酶的种类及活性大小,为进一步探讨其在致病过程中的作用奠定基础。从不同地区采集7株芝麻茎点枯病菌,液体培养提取粗酶液,采用分光光度法在540nm波长下测定离体条件下芝麻茎点枯病菌分泌的纤维素降解酶活性及变化趋势。结果表明:7个菌株均能检测到滤纸酶、天然纤维素降解酶、内切葡聚糖酶、外切葡聚糖酶和β-葡萄糖苷酶活性,酶活变化趋势表明不同采样时间酶活力大小不同,酶活变化趋势上都有峰值出现,但是不同菌株出现峰值的时间不同,酶活力综合活性大小差异极显著。说明芝麻茎点枯病菌能分泌一组胞外降解纤维素的酶系,并且该酶系能够降解芝麻秸秆纤维素,该结果为揭示芝麻茎点枯病菌对芝麻的致病机理提供理论依据。     

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。     

不同地点筛选纤维素酶产生菌的研究进展

纤维素酶在能源、饲料、食品、纺织、造纸等方面广泛应用,对改善目前资源紧张、粮食短缺的状况,人类可持续发展和寻找替代能源有重要意义。为了更好的选育到适合需求的高产纤维素酶菌株,综述了筛选土壤、腐殖质、粪便及酒曲等固体环境样品、温泉和极地海洋等液体环境样品和昆虫、动物体内、植物组织、真菌等生物体内样品,以得到纤维素酶高产菌株的研究,其中来自不同土壤样品中的纤维素产生菌最多。为了找到理想的高产菌株,还需在以下几个方面加强研究：（1）在纤维素酶最有利的生长的环境条件下进行筛选;（2）同时筛选几种类似功能的酶用于相关方面的应用研究;（3）筛选不同土壤环境,从中选择出较好的纤维素酶。     

高产纤维素酶菌株筛选及诱变选育

为了得到高产纤维素酶的菌株,达到缓解纤维素酶活不高、纤维素酶供不应求现状的目的。从自然界中筛选出较优良的产纤维素酶菌株并对其进行紫外、60Co-γ射线诱变选育获得高产纤维素酶活的突变株。从自然界筛选出来的菌株通过菌落、菌丝体以及孢子丝的形态初步鉴定为放线菌并命名为XZ-33。对XZ-33进行复合诱变选育并根据致死率和诱变剂量以及正突变率的相互关系,得出合适的诱变剂量即：紫外照射7 min,辐照剂量为0.6 KGy的γ射线对产纤维素酶的出发菌进行诱变,得到高产纤维素酶的突变株UV-Co16,其CMCase酶活达到66.15 IU/mL,以及PFAase酶活2.91 IU/mL,分别是出发菌的3.17倍和2.42倍。该突变株的获得为微生物发酵生产乙醇奠定了基础。     

植物根际分泌物与土壤微生物互作关系的机制研究进展

为揭示植物与土壤微生物之间互作关系的途径与机制,综述了根际有益微生物对植物生长发育的促进作用以及植物根际分泌物对土壤微生物的影响这2个方面的研究进展,主要分述了根际促生微生物PGPM对植物生长发育的促进作用;生防微生物BCA对植物生长发育的促进作用;根系分泌物的组成;根系分泌物的功能;根系分泌物影响土壤微生物的途径等方面的内容。指出植物与土壤微生物之间互作关系机理的研究还不够深入,对PGPM菌株的筛选和适应能力的研究,生防微生物的生态适应性及对靶标病原菌的作用机制研究,对根系分泌的分离鉴定方法的优化及化感作用途径等需要更深入探究。今后应加大现代分子生物学技术在相关研究中的应用,将分子生物学技术与传统培养方法相结合,进一步揭示植物与土壤微生物之间的互作关系。     

基于线粒体序列特征的茶树菇及杨柳田头菇分离物快速鉴定

此试验拟探寻特异的DNA序列,快速鉴定茶树菇（Agrocybe aegerita）及其形态上易混淆种,给种质资源收集及利用提供有效工具。本研究以云南采集到的18个菌株为材料,其中5株为A. aegerita,13个为A. salicacola,并对线粒体小亚基V9区进行序列分析。结果发现A. aegerita比A. salicacola多1个约50碱基的插入片段,而其他序列组成一致。根据此特点,在插入区筛选到1个特异DraⅠ酶切位点。通过对18个菌株V9区PCR产物进行酶切,发现A. aegeritaV9片段能完全被切开,而A. salicacola V9片段则为完整。根据此酶切方法,可以高效鉴定A. aegerita及A. salicacola 2个近似种,为食用菌遗传及育种研究提供了重要的基础。