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《南京林业大学》 2013年
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白腐菌预处理促进稻草纤维素酶水解的研究

王义刚  
【摘要】:当前,利用资源丰富的木质纤维素转化可发酵单糖已成为世界各国的研究热点,但由于木质纤维素原料的生物构造和化学组成等方面的原因,直接酶水解糖化效果很差,必须经过适当的预处理以提高酶水解糖化效率。 本研究利用云芝、平菇和凤尾菇等5株适应性广、降解木质纤维素能力强的白腐菌预处理稻草,研究白腐菌预处理对稻草纤维素酶水解性能的影响;分析了预处理过程中木质纤维素降解酶系分泌规律、稻草秸秆原料的主要化学组分变化以及预处理过程中木质素降解的选择性。 5株白腐菌在预处理期间(0-50天)均能检测到漆酶(Lac)、锰过氧化物酶(MnP)和纤维素酶(Cel)活性,但未检测到木质素过氧化物酶(LiP)活性。其中凤尾菇培养第20天Lac活性达到最高,为2244U/L,平菇培养40天MnP活性最高,达771U/L。 凤尾菇和平菇木质素选择性降解指数(SI)随着预处理时间延长呈上升趋势,培养至50天时平菇SI达到1.87,比其它4株白腐菌表现出更好的选择性降解木质素能力;不同碳源对平菇预处理稻草木质纤维素降解率和SI影响不同,麸皮在提高SI方面有较好的效果,凤尾菇预处理时添加麸皮可使SI从1.86升至2.64。 云芝4号、平菇和凤尾菇表现出良好预处理效果,经此3菌株预处理50天的稻草粉,在每克底物20FPU酶用量条件下用纤维素酶水解48h,总糖转化率分别达到59.6%、56.3%和54.4%。添加15%的麸皮使其总糖转化率从52.0%提高到64.0%。 结合XRD、SEM和硝基苯氧化与木质素降解规律分析认为,凤尾菇对木质纤维素的降解是氧化裂解过程,菌株首先降解稻草粉样品中的可溶性碳水化合物及部分半纤维素,以提供菌丝生长及降解木质素的碳源和能源,以利于白腐菌继续降解木质素。稻草粉木质素硝基苯氧化产物得率逐渐降低,50天时得率从29.4%降至13.5%。G型和H型木质素单元优先被白腐菌降解,降低S/G值能促进酶解转化率的提高。预处理30天,云芝4号预处理使稻草粉结晶度上升,云芝9号与平菇使稻草粉结晶度下降;稻草结晶度的变化对酶水解转化率提高无明显影响。SEM结果显示云芝4号、凤尾菇、平菇预处理30天后,表面出现各种裂缝、孔洞等降解区域,增加了比表面积,促进酶解总糖转化率的提高。
【学位授予单位】:南京林业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2013
【分类号】:TS721.3

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【参考文献】
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