木质素生物降解工艺研究(2)
3.3.4 有机氮源含量对漆酶活力的影响 16
3.3.5 无机氮源漆酶活力的影响 17
3.3.6 培养温度对漆酶活力的影响 17
3.3.7 转速对漆酶活力的影响 18
3.3.8 装液量对漆酶活力的影响 18
3.3.9 初始pH对漆酶活力的影响 19
3.3.10 金属离子对漆酶活力的影响 19
3.3.11 KH2PO4含量对漆酶活力的影响 20
3.3.12 MgSO4含量对漆酶活力的影响 20
4 结论 21
5 心得与展望 23
1 绪论
1.1 木质素简介
1.1.1 木质素的基本结构及分类
木质素(Lignin)是在植物中产生的一类难于降解的高分子化合物的通称，主要由苯丙烷单元通过醚键和碳键等多种共价键连接而成的杂聚物，是自然界中仅次于纤文素的第二大有机物。它主要存在于细胞壁当中，形成网状结构硬化细胞壁，起到抗压作用。因单体不同，可将木质素分为3种：由紫丁香基丙烷结构单体聚合而成的紫丁香基木质素（Syringyl Lignin，S-木质素），由愈创木基丙烷单体聚合而成的愈创木基木质素（Guaiacyl Lignin，G-木质素）和由对-羟基苯基丙烷结构单体聚合的对-羟基苯基木质素（Hydroxy-phenyl Lignin，H-木质素）；裸子植物主要含愈创木基木质素（G），双子叶植物主要含愈创木基-紫丁香基木质素（G-S），单子叶植物则含愈创木基-紫丁香基-对-羟基苯基木质素（G-S-H）。木质素嵌入纤文素构架中增强植物体的机械强度，利于水分运输和抵抗不良外界环境的侵袭。
（1）愈创木基结构 （2）紫丁香基结构 （3）对羟苯基结构
1.1 木质素的三种基本结构单元
1.1.2 木质素的化学性质
木质素的分子结构中存在着芳香基、甲氧基、醇羟基、羰基、酚羟基、共轭双键等活性基团，可以进行氧化、还原、水解、酰化、醇解、酸解、光解、磺化、烷基化、硝化、卤化、 缩聚或接枝共聚等许多化学反应，从而奠定了木质素在多方面应用的基础。特别是在高分子 材料方面，以木质素为原料可以合成酚醛树脂，既可以用作酚与甲醛反应，也可用作醛与苯 酚反应；利用木质素所含的醇羟基，与异氰酸酯类进行缩合反应，可制得木质素聚氨酯；木质素与烯类单体能在催化剂作用下发生接枝共聚反应，如丙烯酰胺、丙烯酸、丙烯腈、苯乙烯、 甲基丙烯酸甲酯、丙烯腈等。[1]
1.1.3 木质素的降解酶系
木质素复杂的结构导致其降解酶系统也十分复杂，现已知的木质素降解酶有三种：木质素过氧化物酶（LiP）、锰过氧化物酶（MnP）和漆酶（ Laccase）。这三种酶都具有多种各自的同工酶，木质素的降解与这些酶密切相关。除了这些关键的酶之外，藜芦醇以及乙二醛氧化酶在木质素降解过程中均有重要的作用。由于木质素是大分子物质，其降解在细胞外进行，复杂而非特异作用的酶解系统参与木质素降解，通过氧化机制切割连接单体的C—C键和C—C—C键。
1.2 漆酶
1.2.1 漆酶简介
漆酶是借助氧将对苯二酚（氢醌）氧化成对苯醌的酚氧化酶的一种，也称为对苯二酚氧化酶。漆酶最先是由田彦优尔郎（1883）在漆树的树液中发现能使“树漆”氧化硬化的酶，后来贝特兰德（G．E．Bertrand，1894）详细地研究了这种酶，命名为漆酶。铜离子是漆酶的研究中的难点和热点之一，已证实它们处于漆酶的活性部位，在漆酶的催化氧化过程中起决定性作用。