白腐菌胞外提取液与纤维素酶复合酶解玉米秸秆的研究

论文摘要

担子菌具备一套完善的木质纤维素降解体系,在木质纤维素降解中具有一定优势,这为构建高效的复合酶解体系提供了可能。本研究系统地评价5株担子菌胞外提取液对纤维素酶水解玉米秸秆的影响,构建了Echinodontium taxodii 2538胞外提取液—纤维素酶复合酶解体系,并进一步研究了影响复合酶解的因素和主效作用因子,初步揭示其作用机制。研究了5株担子菌固体发酵和液体深层发酵胞外提取液对不同木质纤维素含量的玉米秸秆(酸处理、碱处理和原始玉米秸秆)酶解的影响,结果发现,固体发酵5天的胞外提取液与纤维素酶的复合酶液提高了秸秆的酶解,胞外提取液和纤维素酶之间存在协同作用。45℃下酶解提高最显著,较单纯纤维素酶处理分别提高了0.14(酸处理秸秆)、0.27(碱处理秸秆)和0.46倍(原始秸秆)。氧气可以显著提高复合酶液对酸处理秸秆和原始秸秆的酶解,酶解24 h时糖化率较单纯纤维素酶处理分别提高了0.63和0.80倍;而对低木质素含量的碱处理秸秆的酶解没有促进作用。在协同酶解中,胞外提取液对纤维素酶活性没有影响,但胞外提取液可增加秸秆可反应多糖比率,酸处理秸秆、碱处理秸秆和原始秸秆的可反应多糖比率较处理前分别提高了0.87、0.24和0.47倍,表明酶解抗性显著降低。因此,秸秆抗性的降低在协同酶解中发挥了重要的作用。为确定协同酶解的主效作用因子,初步评价了胞外提取液中胞外蛋白和小分子物质对纤维素酶水解的影响。结果显示,E. taxodii 2538的胞外蛋白对纤维素酶酶解有明显抑制作用,且随蛋白浓度增加抑制作用增强;而小分子物质能促进秸秆的酶解,在通氧条件下酶解24 h时糖化率较单纯纤维素酶处理提高了0.83倍(酸处理秸秆)、0.24倍(碱处理秸秆)和0.68倍(原始秸秆)。因此,在E. taxodii 2538胞外提取液与纤维素酶的协同酶解中,小分子物质起了重要作用。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 木质纤维素生物炼制
• 1.2 木质纤维素的生物降解
• 1.3 担子菌胞外酶与纤维素酶的复合酶解
• 1.4 研究目的和思路
• 2 担子菌胞外提取液对玉米秸秆酶水解的影响
• 2.1 引言
• 2.2 材料与方法
• 2.3 结果与讨论
• 2.4 本章小结
• 3 E. taxodii 胞外提取液与纤维素酶协同酶解的影响因素
• 3.1 引言
• 3.2 材料与方法
• 3.3 结果与讨论
• 3.4 本章小结
• 4 协同酶解的主效作用因子
• 4.1 引言
• 4.2 材料与方法
• 4.3 结果与讨论
• 4.4 本章小结
• 5 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录1 攻读硕士学位期间发表论文