促进木质纤维素类生物质酶解的预处理技术综述

木质纤维素类生物质是通过微生物作用转化为乙醇和氢能的可再生糖资源,酶解木质纤维素是它向乙醇和氢能转化的第1步,但是由于木质纤维素类生物质的高稳定性,要得到较高的酶解率就必须先进行预处理.本研究主要总结了机械粉碎预处理、辐射预处理、稀酸预处理、碱预处理、氧化预处理、高温液态水预处理、蒸汽爆破预处理和生物预处理这些对木质纤...     

碳源对白腐菌降解竹基质的影响

为探索竹生物制浆的适宜条件,该文研究了5种碳源对白腐菌降解竹基质中木质纤维素的影响。结果表明,外加碳源刺激菌丝生长,白腐菌对竹基质中不同组分的降解程度因外加碳源的种类而异;纤维素降解率对白腐菌降解木质素和半纤维素的选择性起着关键的影响;10%葡萄糖、5%木聚糖和10%麸皮都能显著提高木质素和半纤维素的选择性系数,其中5%木聚糖的效果最好;木质素和半纤维素的降解选择性系数从12 .91分别上升到41.45和78.83;添加复杂碳源麸皮和玉米秆粉对白腐菌降解竹子中木质素和半纤维素的促进作用可能是木质素降解酶、小分子物质及共代谢多种途径共同作用的结果。总之,在利用白腐菌进行竹生物制浆时适当添加富含半纤维素的物质有利于提高效率,降低成本。      

城市园林废弃物中纤维素高效降解微生物菌系的构建

采用羧甲基纤维素钠(CMC-Na)水解透明圈法、滤纸条崩解法、酶活力比较法、枯茎降解失重法,研究13种常用的纤维素降解菌菌株和5个组合菌系对纤维素的降解效率,结果表明,模式菌种白腐菌(F-6)对CMC-Na具有非常好的降解作用,且产酶活性显著高于其他12种单一菌株(P0.05);与未接种菌系(株)相比,组合菌系的滤纸条崩解速率有明显提高;由"链霉菌属A-1+潮湿纤维单胞菌B-3+热带假丝酵母F-5+白腐菌F-6"构建的菌系JX-1产葡聚糖内切酶、外切酶、苷酶活性分别为25.12、14.41、18.54 U/mL,显著高于其他4个菌系,恒温培养5、10、15 d时的枯茎降解失重率分别较白腐菌显著提高151.94%、73.21%、67.49%,菌系JX-1为园林废弃物堆腐发酵实现纤维素高效降解的最佳微生物组合。     

生物质制乙醇预处理方法的研究进展

【目的】为应对日益严峻的能源和环境污染问题,综述了木质纤维生物质制备乙醇的原料预处理方法,为广大科研工作者提供了该研究领域的最新研究进展,展望了可再生木质纤维原料高值化利用的新思路和新技术.【方法】查阅了国内外生物质原料预处理制备生物乙醇的主要研究方法,并进行了归纳总结,提出各种预处理方法存在的优缺点.【结果和结论】利用可再生的木质纤维生物质发酵制取乙醇得到了广泛的研究,由于木质纤维原料结构复杂,直接转化效率低,木质素和半纤维素水解产物对纤维素水解和发酵具有明显的抑制作用.木质纤维原料预处理是提高乙醇得率的有效途径,通过预处理,去除植物细胞壁中木质素和半纤维素组分,降低木质素和半纤维素水解产物对后续乙醇发酵的抑制作用,同时降低纤维素结晶度,提高原料的多孔性,从而提高纤维素酶对纤维素的水解效率.     

农作物秸秆木质纤维素生物降解酶及降解菌的研究进展

作为农业副产品,农作物秸秆是一种重要的可再生资源。研究表明,农作物秸秆的主要成分是木质纤维素,而某些细菌和真菌生产的酶具有较好的生物化学性质,可用于木质纤维素的降解。本研究阐述了木质纤维素降解酶的种类和降解机理,综述了水稻秸秆、小麦秸秆和玉米秸秆的降解微生物种类。同时,本研究分析了当前单一菌株和复合菌系的在商业化利用上的不足,展望了未来的发展方向。本研究将为筛选新型优质木质纤维素降解菌和开发纤维素降解菌用于农业秸秆的资源化利用提供依据。     

利用白腐真菌对稻草秸秆的降解研究

研究了不同白腐真菌侧耳Z17、921、1024菌株对稻草秸秆的降解过程中培养物的胞外蛋白含量、木质纤维素结构及其有关酶活变化的影响.结果表明,在整个培养期间培养物的胞外蛋白含量、木质纤维素的降解率逐渐升高;酶活性变化较明显;木质纤维素结构变化明显.     

假黄单胞菌株J1的筛选及木质纤维素降解基因的生物信息学分析

[目的]本研究旨在发掘木质纤维素降解菌种资源,并寻找木质纤维素降解关键酶基因和代谢通路。[方法]以纤维素为唯一碳源,从土壤、腐叶混合物中分离出27株具有纤维素降解能力的细菌。通过测定纤维素酶活力,将降解效果最优菌株进行全基因组测序。通过与同属细菌的全基因组序列的比对构建贝叶斯树。[结果]菌株J1内切纤维素酶、滤纸酶和β-葡萄糖苷酶活力峰值分别为0.39、0.18和0.11 IU·m L~(-1),并将菌株J1鉴定为假黄单胞菌(Pseudoxanthomonas sp.)。Clusters of Orthologous Groups(COG)和Carbohydrate-Active Enzyme Database(CAZy)等基因数据库注释结果表明:菌株J1具有木质纤维素降解酶基因。代谢通路预测表明:该菌株具有利用纤维素生成乙醇的代谢通路。[结论]本研究分离筛选到的假黄单胞菌株J1可以作为生物乙醇发酵的候选菌株,同时测序获得的全基因组数据将为假黄单胞菌属降解木质纤维素的途径提供依据。     

白腐真菌降解木质素酶系特性及其应用

木质素是潜在的可再生资源．近年来利用白腐真菌对其进行降解已成为研究的热点。简述了白腐菌降解木质素酶系及催化作用以及白腐真菌的降解机理,介绍了白腐真菌在农作物秸秆、造纸工业、食品工业以及生物堆肥中的应用。     

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。     

一株降解园林绿化废弃物的毛头鬼伞的鉴定与固体产酶发酵条件优化

本研究以试验前期筛选到的一株野生产木质纤维素酶活性的食用菌为材料,根据形态学与rDNA-ITS序列对该食用菌进行鉴定。以园林废弃物粉为主要原料,采用单因素试验及正交试验对固体产酶条件进行优化。结果表明：试验食用菌菌株为毛头鬼伞Coprinus comatus。单因素试验证明：氮源、初始pH、温度和接种量为降解木质纤维素的显著影响因子,正交试验确定毛头鬼伞产羧甲基纤维素酶活性最优条件为：pH为7、温度25℃、接种量10%、碳氮比为15:1。该研究结果为园林废弃物木质纤维素的降解提供了良好的菌种资源,同时也为后续园林废弃物木质纤维素降解方面的研究积累了相关数据。     

纤维素分解菌的分离及腐解稻草的研究

为了研制1种用于早稻秸秆还田的生物助腐剂,通过稀释平板法分离到了1株好气性纤维素分解细菌,CMC-Na酶活为3.2U,0.1%的尿素最适合该菌产纤维素酶,14d左右能够基本完成稻草的腐解过程,在19d内对早稻秸秆的腐解失重率为56.97%,比对照提高了4.44%.     

农业生物质资源木质纤维素及基质化利用研究进展

基质栽培是国内外现代化温室的主要栽培模式,其在设施园艺业的应用前景广阔,地方生物质资源基质替代或补充草炭基质势在必行。我国农业生物质资源种类繁多、来源广、富含大量木质纤维素,且这类物质具有结构坚硬、分解困难的特性。因此,木质纤维素降解是规模化快速基质生产的关键。为供促进农业生物质资源的基质化利用参考,简述农业生物质资源木质纤维素特点,农业生物质资源基质化利用及其木质纤维素降解的研究进展,指出农业生物质资源基质化木质纤维素降解的研究方向。     

木质素分解复合菌系LDC的分解特性与细菌组成多样性

利用细菌复合菌系LDC对木质纤维素进行生物处理,研究其分解及产酶特性、细菌组成多样性,为秸秆类木质纤维素资源的生物利用提供依据。用范氏纤维素测定方法测定复合菌系LDC在降解芦苇的过程中木质纤维素含量变化,同时检测分解过程中的发酵液的p H及酶活力变化趋势;运用高通量技术对LDC的16Sr DNA基因的V3-V4区进行测序,分析其细菌组成多样性。LDC具有较强的木质素、半纤维素分解能力,而很少分解纤维素;LDC能够分泌木质素降解酶,漆酶、木质素过氧化物酶、锰过氧化物酶的最大酶活分别为136.7、1 206.5、3 933.3 U·L-1。LDC秸秆周围的液态培养物(S1)及LDC处理后的秸秆表面(S2)两个样品的细菌组成没有差异、菌属组成丰度存在很大差异。S1中相对量最高的优势菌属为索氏菌属(Thauera,22.32%);S2中相对量最高的优势菌属为:假单胞菌属(Pseudomonas,26.99%)。LDC不分解纤维素且具有较高效的木质素分解能力,对研究木质素的生物降解具有非常重要的意义。     

氯化铁与白腐菌联合预处理光合产氢用秸秆的试验研究

[目的]探讨氧化铁与白腐菌联合预处理光合产氢用秸秆的最佳工艺.[方法]采用氯化铁与白腐菌联合预处理法,对光合产氢用秸秆进行预处理.[结果]用0.5 mol/L的三氯化铁溶液,固液比为1/20 g/ml,在100～108℃下处理玉米秸秆30 min后,其纤维素、木质素、半纤维素含量均有明显的变化,且纤维素含量最高增加了52.78％,半纤维素最高减少了12.06％;经三氯化铁处理过的玉米秸秆接种白腐菌后,在第12天时还原糖含量最高达1.92 mg/ml,此时的玉米秸秆作为光合产氢的基质效果最好.[结论]氯化铁与白腐菌联合预处理法,可进一步促进光合产氢用秸秆生物质转化.     

发酵因子对枸杞枝条粉腐解率及木质纤维素降解的影响

为探讨枸杞枝条基质发酵中木质纤维素降解响应规律,试验采用正交设计,以枸杞枝条粉和苦豆子茎秆粉质量比4∶1混合为试材,研究了不同发酵因子对枸杞枝条基质发酵中堆体腐熟速率及木质纤维素含量的影响。结果表明,发酵结束时,翻堆温度上限为60℃、堆体含水率保持在60%、添加油饼氮源及接种粗纤维素降解菌处理条件下枸杞枝条粉堆体的腐解量较多,腐解率较高,加快了枸杞枝条粉的腐解进度;温度、含水率、氮源及外源微生物均对枸杞枝条粉木质纤维素降解有显著或极显著作用,木质纤维素降解难易程度依次为半纤维素、纤维素、木质素,以半纤维素最易降解,降解率在20%以上,以木质素较难降解,降解率在11%以上;以翻堆温度上限为60℃、堆体含水率为60%、添加油饼氮源及接种粗纤维素降解菌处理条件下腐解率较高,纤维素、半纤维素和木质素的降解效果较好。     

白蚁菌圃中产纤维素酶菌株的鉴定与酶活研究

[目的]提高生物质秸秆降解速度,能够更加充分地利用微生物资源.[方法]以黑翅土白蚁菌圃为菌源,采用平板稀释法初筛分离得到降解纤维素的目标菌株,再复筛得到最优菌株FUN-ce4,然后对其进行ITS序列分析鉴定以及酶稳定性研究.[结果]菌株FUN-4归属于栓孔菌属(Trametes).经对酶活性研究,菌株FUN-4在温度为60℃、pH为4、发酵时间为6 d时酶活相对较高;而温度为40℃、最适pH为5时酶活相对较稳定.[结论]白蚁菌圃中存在活性较高的纤维素降解菌株,可以成为高活性木质纤维素降解酶的重要来源.     

低过氧化氢浓度的芬顿试剂预处理玉米秸秆试验

生物质资源是地球上含量丰富的资源之一,生物质中蕴含着大量化学能。因此,高效地利用生物质资源能有效缓解当今世界承受的能源压力。但由于木质纤维素复杂的包裹结构很大程度上阻碍了生物质资源的能源化利用,所以学者们不断探索出更高效的处理方式来打破木质纤维素的复杂结构,便于其进一步转化利用。为提高玉米秸秆的综合利用率,降低预处理成本,采用低过氧化氢浓度的芬顿试剂对玉米秸秆进行预处理,以纤维素酶酶解后的还原糖产量和秸秆中木质素的相对含量变化来评价预处理效果;并通过傅立叶红外光谱(FTIR)、X-射线(X-Ray)等技术手段从官能团的变化、纤维素晶体的结晶度变化两方面对芬顿试剂预处理玉米秸秆的机理进行了进一步解析验证。结果表明:采用0.2mol·L-1的Fe2+、0.2%H2O2组合处理玉米秸秆24h,酶解72h后酶解液中还原糖的浓度是未处理秸秆的1.21倍,预处理后纤维素的结晶度下降7%,酸不溶木质素的相对含量下降16.27%。可见采用低浓度的芬顿试剂预处理玉米秸秆是一种有效的方法,且操作简单、反应时间短。     

CCCSNs对几种木腐菌的抑菌性评价

竹木材防腐技术是延长户外用材寿命和扩大竹木材应用范围的重点,开发节能环保型防腐材料和技术是竹木材防腐的关键。CCCSNs是铜—碳核—壳纳米颗粒的简称,它是一种碳包铜结构复合材料,被认为是环境友好型材料。试验主要研究CCCSNs对木腐菌的抑菌作用和在CCCSNs处理下白腐菌分泌木质素降解酶和褐腐菌分泌纤维素降解酶的情况。试验使用7个质量浓度梯度的CCCSNs对4个试验菌种进行抑菌处理,测定抑菌率。此外,在全营养培养基和限氮培养基中添加不同质量的CCCSNs,检测木质素过氧化物酶(Lip)、漆酶(Lac)、锰过氧化物酶(Mnp)和纤维素酶的活力。结果表明:当质量浓度高于0.30 g·L-1时,CCCSNs对木腐菌生长有稳定的抑制作用;当CCCSNs的质量浓度高于0.10 g·L-1时,白腐菌木质素降解酶和褐腐菌纤维素降解酶活性被强烈抑制。说明CCCSNs可以有效抑制木腐菌生长和分泌降解酶,也证明该材料在竹木材防腐技术上有非常好的应用价值。     

白腐菌对玉米秸秆产沼气的试验研究

[目的]研究白腐菌对玉米秸秆产沼气效果的影响。[方法]采用4株不同的白腐菌在相同的条件下对玉米秸秆进行预处理,预处理后的原料再进行干发酵制取沼气的试验研究。[结果]结果表明:原料以Cv处理后沼气产量最高,纤维素的降解效果最好,其总产气量是42 187 ml(按60 d计),产气率为703.1 ml/d,纤维素降解率为54.2%。[结论]木质纤维素降解率越高,沼气产量也越多。     

白腐菌对烟叶木质素含量的影响

为了降低烟叶木质素的含量,达到降低卷烟烟气杂气,提升卷烟吸食品质,进行了白腐菌生物法降低烟叶木质素含量的研究.结果表明:白腐菌处理烟叶的最佳条件为pH为物料自然值,菌种添加量为3％,温度为35C,此条件下可降低木质素含量30％左右,烟叶整体品质显著提升.