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。     

木素木霉菌剂的生产及防病试验

木素木霉(Trichoderma lignorum)菌剂是原苏联哈萨克斯坦科学院微生物及病毒研究所的科研成果。它是以木质素类为主要原料经发酵生产。木素木霉能产生多种抗生素、纤维素酶及其它生理活性物质。对多种病原真菌和细菌有抑制作用。     

绿色木霉应用的研究进展

绿色木霉(Trichoderma viride)产生的高活性纤维素酶广泛应用于开发纤维素资源,本文主要综述了绿色木霉的降解功能、在生物防治中的应用及其它作用的研究进展。     

高效纤维素降解真菌的筛选及粗酶活性

[目的]筛选纤维素酶活力高的纤维素降解真菌,研究其粗酶活性.[方法]从土壤中分离、筛选高效纤维素降解菌,以透明圈试验和滤纸降解试验验证其降解能力,通过菌落菌丝形态及rDNA-ITS序列测序鉴定菌株种属,通过改变培养时间、氮源、装液量、起始pH及培养温度5个因素探讨纤维素降解真菌的最适产酶条件.[结果]得到3株纤维素降解真菌QS2、QS6和QW9,经鉴定确定QS2和QS6属青霉属(Penicillium),QW9为康宁木霉(Trichoderma koningii).QS6菌株的FPA酶活和CMC酶活在3个菌株中均表现活力最高,且最适产酶条件为32℃时氮源为磷酸铵、起始pH 6.0、装液量100 ml,培养时间14 d.[结论]高效纤维素降解真菌粗酶活性的研究为纤维素酶的发酵生产提供一定的技术支持.     

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.     

瑞氏木霉中β-葡萄糖苷酶基因功能研究进展

瑞氏木霉(Trichoderma reesei)是研究纤维素降解的主要模式生物,具有很强的分泌纤维素酶的能力,但诱导纤维素酶基因转录表达的信号分子是什么,整个纤维素酶系的表达是如何被调控的等问题至今仍没有得到明确和合理的答案。初步的研究结果显示β-葡萄糖苷酶在纤维素酶诱导过程中具有重要作用。瑞氏木霉基因组序列测定结果表明,其胞内外存在7种β-葡萄糖苷酶。针对瑞氏木霉中β-葡萄糖苷酶的分类、结构特点、转录差异及其在纤维素酶快速诱导过程中的功能进行了综述和分析。     

利用重叠PCR法克隆里氏木霉β-葡萄糖苷酶基因cel1a

在利用里氏木霉降解纤维素为葡萄糖继而发酵生产液体燃料和大宗化学品的工业生产过程中,降解纤维素为葡萄糖是关键的一步。β-葡萄糖苷酶在调控纤维素酶的活性及其表达时起到至关重要的双重作用。为了研究β-葡萄糖苷酶Cel1a在里氏木霉Rut C-30中对纤维素酶诱导表达及其酶活性的影响,以里氏木霉的基因组DNA为模板,设计扩增看家基因(β-actin)的启动子(Pact)和cel1a的引物,分别进行Pact、cel1a的PCR扩增,然后利用重叠PCR将Pact、cel1a连成1个片段Pact-cel1a,再通过酶切成功地将Pact-cel1a片段连接到p CAMBIA1300二元质粒上,从而为后续研究β-葡萄糖苷酶在调控纤维素酶的酶活性及其表达过程中的作用奠定了基础。     

嗜热厌氧纤维素降解菌对纤维素的粘附及其酶活性研究

本项研究表明，嗜热厌氧纤维素降解细菌Clostridium sp.EVA1在降解纤维素的过程中，菌体对不溶性纤维素底物具有强烈的粘附作用。在透明圈中参与纤维素降解的菌体周围具有波纹状突起结构，并且菌体与纤维素的粘附位点是一个电子致密区域。该菌株产生的纤维素酶是与细胞相连的胞外酶，培养液中无纤维素酶活性。以脱脂棉花为碳源培养产生的纤维素酶活性最大。该菌株纤维素酶在70℃下具有最大的酶活性。     

土壤中纤维素降解真菌的筛选及酶活性分析

[目的]筛选降解小麦秸秆纤维素的真菌并分析C/N比对纤维素酶活力的影响。[方法]应用刚果红鉴定培养基和滤纸条降解度分析法筛选菌株,通过比对真菌rDNA的ITS区域序列鉴定菌株类型,通过调节培养基葡萄糖和(NH4)2SO4的比例研究了纤维素降解酶活性。[结果]从土壤中筛选出有2株分解纤维素能力较强的真菌,分别命名为NY01和NY02;真菌ITS保守序列比对结果显示,NY01与木霉的相似性最高达99%,NY02与毛霉的相似性高达99%;培养基中C/N比值在8∶1时2个菌株的CMC和FPA酶活性均达到最高。[结论]该研究为进一步探索秸秆纤维素降解奠定了基础。     

瘤胃微生物不同种群对小麦秸体外降解的研究

实验设置5个处理组,研究瘤胃微生物不同种群对小麦秸的降解作用。结果发现：瘤胃细菌在整体上对纤维素性物质的降解力强;瘤胃真菌也能降解部分粗纤维类物质,但作用较小;瘤胃细菌和真菌在降解中具有一定的互作关系。体外干物质降解率、总挥发性脂肪酸、总气体产量、总甲烷气体产量、羧甲基纤维素酶活力可以作为评定瘤胃微生物降解活力的指标。     

基因组重排在产纤维素酶木霉改造中的应用

[目的]探讨基因组重排技术在提高木霉纤维素酶活力育种的应用可行性。[方法]利用基因组重排的方法,对一株产纤维素酶的木霉进行改造,并对改造后菌株的纤维素酶活力进行测定和比较。[结果]数据表明诱变育种后纤维素酶活力是野生型菌株的1.17倍;第一轮基因组重排后融合子的平均纤维素酶活力是野生型菌株的1.82倍;第二轮重排后融合子的平均纤维素酶活力是野生型菌株的3.27倍。[结论]该研究表明,基因组重排可以在较短时间内实现微生物某些特性的大幅度提高。     

接种菌剂对稻秸好氧厌氧两相发酵产气影响

为提高水稻秸秆在好氧厌氧两相发酵工艺中降解率,采用好氧水解阶段添加不同菌剂方法提高好氧产酸相纤维素降解率。结果表明,各处理组中木霉和黑曲霉混菌组较单一菌种组纤维素和半纤维素降解率更高,水解效果更好。其中木霉黑曲霉混菌曝气组,总酶活最高,纤维素和半纤维素降解效果最好,累积产甲烷量最高,TS产气量最高达到438.57 m L·g-1。由此可见,木霉、黑曲霉混菌并同时曝气供气方式能显著提高水稻秸秆固体有机物降解利用率,促进秸秆生物质转化为沼气。     

纤维素酶降解纤维素的研究进展

占植株干物质总重量2/3的纤维素,不但是地球表面天然起源的重要有机物质之一,而且它的降解还是自然界碳素循环的中心环节。利用植物类纤维这一可再生资源生产燃料酒精的研究已在世界各地逐步展开。纤维素酶作为一种高活性生物催化剂,其在纤维素降解过程中起到重要的作用。通过对纤维素的分子结构、天然纤维素分子的前处理以及纤维素酶分子的结构、作用机理和纤维素降解菌的选育、纤维素降解菌与非纤维素降解菌的协同作用等方面进行综述,指出纤维素底物结构的复杂性与多样性、纤维素酶降解纤维素的分子机制以及纤维素降解过程中多种微生物之间的相互作用是影响纤维素降解研究的关键问题,并对纤维素酶降解植物类纤维素生产燃料酒精的发展前景进行了展望。     

Three-dimensional structure of cellobiohydrolase II from Trichoderma reesei

The enzymatic degradation of cellulose is an important process, both ecologically and commercially. The three-dimensional structure of a cellulase, the enzymatic core of CBHII from the fungus Trichoderma reesei reveals an alpha-beta protein with a fold similar to but different from the widely occurring barrel topology first observed in triose phosphate isomerase. The active site of CBHII is located at the carboxyl-terminal end of a parallel beta barrel, in an enclosed tunnel through which the cellulose threads. Two aspartic acid residues, located in the center of the tunnel are the probable catalytic residues.     

Selection of Trichoderma mutants with enhanced cellulase production and resistant to catabolite repression

Due to high cost and relatively low efficiency of cellulase enzymes used for the saccharification of pretreated lignocelluloses, the improvement of cellulase secreting microorganisms is of vital importance. Trichoderma reesei QM 6a, an excellent source of cellulase was selected in the late 1960's. at Natick Laboratories by its performance on pure cellulose (Solka Floc, Avicel) . QM 6a is the wild parent strain of best existing hypercellulolytic mutants such as Rut C30, VTT-D-80133, L…     

Traffic jams reduce hydrolytic efficiency of cellulase on cellulose surface

A deeper mechanistic understanding of the saccharification of cellulosic biomass could enhance the efficiency of biofuels development. We report here the real-time visualization of crystalline cellulose degradation by individual cellulase enzymes through use of an advanced version of high-speed atomic force microscopy. Trichoderma reesei cellobiohydrolase I (TrCel7A) molecules were observed to slide unidirectionally along the crystalline cellulose surface but at one point exhibited collective halting analogous to a traffic jam. Changing the crystalline polymorphic form of cellulose by means of an ammonia treatment increased the apparent number of accessible lanes on the crystalline surface and consequently the number of moving cellulase molecules. Treatment of this bulky crystalline cellulose simultaneously or separately with T. reesei cellobiohydrolase II (TrCel6A) resulted in a remarkable increase in the proportion of mobile enzyme molecules on the surface. Cellulose was completely degraded by the synergistic action between the two enzymes.     

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。     

木霉生防作用机制的研究进展

木霉是一种重要的生防因子,已成功地用于多种植物真菌病害的生物防治。综述了木霉生防作用机制的国内外研究进展,并时今后的研究进行展望．