木质素降解国内外研究现状
时间:2017-05-26 11:25 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
| 1883年日本学者Yoshi首次从日本紫胶漆树漆液中发现一种可催化漆固化过程的蛋白质，1895年Bertrand将这种蛋白质命名为漆酶（Laccase），随后人们研究发现它广泛存在于植物、昆虫和高等真菌中，甚至存在于一些动物肾脏和血清中。漆酶按其来源主要分为漆树漆酶和真菌漆酶两大类。漆酶是一种含铜的多酚氧化酶，属蓝色多铜氧化酶家族，由肽链糖配基和Cu2+三部分组成，肽链一般由500-550个氨基酸组成，糖配基主要包括氨基己糖、葡萄糖、甘露糖、半乳糖、岩藻糖和阿拉伯糖，其分子量在58-90kDa之间。9274 1984年Masaaki等首次从白腐真菌木质素裂解培养液中分离检测到MnPs。MnPs是一种血红素蛋白，含有多种同工酶，分子量为32-62.5kDa，大多数纯化后的MnPs分子量都在45kDa左右，最适pH值为4-7,最适温度为40-60℃。[7] 1990年Kent等首次从白腐真菌属的黄孢原毛平革菌的限制性培养基中发现了LiP，其在木质素降解中起到关键性作用。LiP也是一种血红素蛋白，它的活性中心与MnP近似，但不含Mn2+。其分子中也有10条长的蛋白质单链，1条短的单链，其氨基酸顺序有43%与MnP相同。[7] 2007年，北京科技大学，林海等人为提高造纸废水生化处理效果，进行了降解造纸废水木质素菌株的筛选鉴定和应用实验，对从市政污水处理厂采集的活性污泥样品进行培养、驯化、分离和鉴定等一系列实验，得到了能够降解木质素的生物降解菌。通过研究其生理生化特性，确定该菌为白腐菌，属于短杆状、好氧产碱菌。经革兰氏染色鉴定为革兰氏阳性菌，进一步驯化从中选出有较强降解能力的菌种并进行实际废水环境下的应用实验，结果显示该菌对造纸废水的去除率可达80.9%。[12] 2009年，中国科学院成都生物研究所，姚梦吟等人以玉米秸秆为基质，对15株白腐真菌进行初步筛选，从中获得一株选择性系数较高的菌株Y10，经ITS-5.8SrDNA序列分析，初步鉴定为Cerrena sp，并研究该菌在30d培养期内降解玉米秸秆中木质素的情况。结果表明，菌株Y10对玉米秸秆中木质素和半纤文素的降解速率明显高于纤文素；在30d的培养过程中，该菌对玉米秸秆降解的选择性系数都大于1。 2009年，西北农林科技大学，王华等人从腐烂的葡萄枝条中，分离筛选出产木质素降解酶活及对葡萄枝条木质素降解能力强的微生物，经分离纯化，获得24株在愈创木酚培养基平板上产生变色圈的真菌，通过PDA-愈创木酚平板显色和PDA-苯胺蓝平板褪色反应，筛选出5株产木质素降解酶较高的菌株。对上述5菌株进行液态产酶和固态降解测试，结果表明，A-51-1的木质素降解酶活性较高，其Lac和MnP酶活分别达到9.20和21.6U•mL-1，葡萄枝条经其处理30d后，木质素降解率为32.53%。[11] 2009年，安徽大学生命科学学院，武善军等人以添加氯霉素的愈创木酚PDA培养基分离得到可进行木质素降解的菌株，并进行滴定试验鉴别了各个菌株所产的酶是何种酶。采用液体发酵培养基，测定LiP、MnP和Lac三种酶的酶活力。LiP在第优尔天达到最大酶活（46.6U/L），而MnP和Lac的峰值出现在第七天，分别为94.9U/L和22.3U/L。[14] 2011年，东北农林大学在大量采集样品的基础上，从自然环境分离筛选获得19株菌，进一步筛选得到一株纤文素酶活力和产酶速率快的菌株C5，经鉴定菌株C5为斜卧青霉菌。该菌株具有较全的酶系和较好的产酶能力，对玉米秸秆纤文素有很好的降解效果，培养4d时滤纸酶活和内切葡聚糖酶、外切葡聚糖酶、β-葡萄糖苷酶分别为7.085、3.856、2.681、1.487IU/mL；刘青峰等研究青霉T24-2的产酶特性，在自然pH值下，30℃、130r/min，发酵4d该菌株的内切葡聚糖和滤纸酶活最高，分别达到45.01、6.89IU/mL；刘新育等以斜卧青霉A50为试验菌株，添加麸皮7%进行培养，菌株纤文素酶活为19.7U/mL；刘星斌等利用航天诱变黑曲霉ZM-8菌株固态发酵β-葡萄糖苷酶，培养时间为144h，获得β-葡聚醣苷酶活达到21.74U/g。艾斌凌等研究麸皮对里氏木霉RutC-30产纤文素酶的促进作用，获得最高滤纸酶活为6.383U/mL。该研究获得斜卧青霉C5在产酶能力和产酶速率方面与已报道的菌株进行比较，其中滤纸酶活和内切葡聚糖酶较高，而外切葡聚糖酶和β-葡聚糖苷酶较低，主要是因为纤文素是一种多酶系，在分解纤文素物质是属于一个协同作用，酶系的后者依靠前者代谢作用的产物进行代谢活动，同时酶系之间还存在着抑制作用，导致外切葡聚糖酶和β-葡萄糖苷酶较低；斜卧青霉C5在培养第三天即到达产酶高峰期，同已报道的斜卧青霉产酶速率对比有很大提高。 (责任编辑：qin) |