参考文献 19

致谢 20

1。 前言

  在化石能源渐趋缺乏，环境压力日趋沉重,需求和油价持续上升，以及世界能源资源争夺战越演越烈的时代背景下，寻求可再生清洁能源和能源的多元化已成为世界发展的必然趋势。生物质能源是解决能源危机的重要出路，其中燃料乙醇是目前最现实和可以大规模替换化石能源的一种产品，它已成为世界各国首选的生物能源[l]。生物质资源与化石燃料不同，其属于可再生性资源。生物质最主要来源于绿色植物，全世界植物每年生成的干物质高达 1。5×1010t，植物纤维素是其中主要物质成分，总量高达8。5×1010t，是地球上分布最广、蕴藏量最丰饶的物质之一，亦然最廉价的可再生资源。自然界中植物纤维素主要是被微生物降解成有机碳源利用，成为生物圈中最大的物质流之一。中国的纤维资源也非常丰富，仅农作物废弃物中的稻壳、秸秆、皮壳等每年就可多达0。7×109t[2]。目前，这些原料大部分被焚烧，利用率较低(仅有10% 左右)，资源严重浪费，且存在环境污染的问题。因此利用玉米秸秆生产乙醇或者其它高附加值产品在中国是可行的,并且有很多优势[3]。为此,发展经济、有效且环境友好的木质纤维生物转化乙醇技术，己成为世界各国生物能源科技发展的战略重点[4]。目前,影响木质纤维资源生物转化技术实用化的重要障碍之一便是纤维素降解酶的生产效率和利用效率都很低，从而导致纤维素酶的使用成本要占到酶糖化纤维材料总成本的25-50%[5]。文献综述

1。1 里氏木霉及其纤维素酶组分

1。1。1 里氏木霉

   产纤维素酶的微生物，包括真菌、细菌和放线菌。不同微生物产生的纤维素酶的各组分比例有着明显差别，且降解纤维素的能力也各不相同。其中，虽然放线菌比真菌耐受高温和酸碱，但由于生长繁殖慢且纤维素酶的产量低，研究较少[6]。丝状真菌是自然界中降解木质纤维素的主要微生物，其中木霉属中的里氏木霉是最重要的代表菌株[7]。里氏木霉分泌的纤维素酶具有产量高，种类相对齐全等特点[8]，也是工业生产纤维素酶的主要菌株。里氏木霉（Trichoderma reesei）Rut-30便是当前筛选的产酶量最高的优良菌株之一。里氏木霉作为产纤维素的模式菌株被研究了数十年。研究邻域涵盖纤维素酶的种类、产量、酶活、培养条件的优化、菌种改良及基因表达调控等多方面[9]。经过努力，人们对于里氏木霉及其产纤维素酶的认识和理解已经有了很大的提高[10]。而且里氏木霉的基因组测序已在2008年完成。

1。1。2 纤维素酶

   纤维素酶是指降解纤维素的一组酶的总称，其不是单个酶，而是起协同作用的多组分复合酶系。纤维素酶主要由3种酶组成：内切型β-葡聚糖酶（EC3。2。1。4），外切型β-葡聚糖酶（EC3。2。1。91，也称纤维二糖水解酶）和纤维二糖酶（EC3。2。1。21，也称β-葡萄糖苷酶）[11]。纤维素酶特异性高，反应条件简单，降解过程中不会污染环境等，是将纤维素和半纤维素转化成葡萄糖的关键。纤维素酶和一般酶反应不一样，其重要分别在于纤维素酶是多组分酶系。在水解纤维素为葡萄糖的过程中，必须依靠不同组分之间的协同作用才能完成。其作用机理如图1[12]所示。

大分子首先在内切葡聚糖酶的作用下产生新的游离末端，而后由外切葡聚糖酶在新产生的还原端或非还原外切纤维素链，生成纤维素二糖（或葡萄糖），β-葡萄糖苷酶水解纤维二糖生成两个葡萄糖。这3个纽分协同作用,共同完成纤维素的水解。这个过程需要纤维素酶的各个组分协调作用，任一组分的不足将导致整体的水解效果不佳[13]。如果里氏木霉纤维素酶体系中的纤维二糖酶不足，会导致水解过程中的纤维二糖积累，产生酶的阻遏和产物反馈抑制。而通过添加外源纤维二糖酶，酶解过程中因纤维二糖积累产生的抑制作用就会得到缓解[14]。因此，β-葡萄糖苷酶的表达及其酶活是纤维素酶解的瓶颈问题之一[15]。