白腐真菌的研究专家讲座

介绍菌种及原理木质素降解酶系应用总结及结尾白腐真菌研究1白腐真菌的研究第1页介绍菌种及原理木质素降解酶系应用总结及结尾介绍白腐菌是属于担子菌亚门真菌,因腐朽木材呈白色而得名，是能够降解木材主要成份微生物之一。木材在白腐过程中大部分纤维仍保持完整，且纤维素结晶度改变不大。由此构想利用对降解木质素选择性好白腐菌进行生物制浆，能开辟制浆方法新路径。白腐菌除了能降解木质素用于预处理、生物漂白、生物制浆外，对其它有机异生物质也有很强分解能力，因而在废水处理中也有广泛应用前景。2白腐真菌的研究第2页介绍菌种及原理木质素降解酶系应用总结及结尾菌种及原理3木质素是由苯丙烷单元经过醚键和碳碳键连接而成聚酚类三维网状高分子化合物。木质素因为含有各种生物学稳定复杂键型而不易被微生物降解。怎样高效利用木质纤维素原料其关键在于有效降解包裹在纤维素晶体外面木质素以及半纤维素，从而增加纤维素表面积，使纤维素易于降解，从而生成可发酵性糖。木质素结构白腐真菌的研究第3页介绍菌种及原理木质素降解酶系应用总结及结尾菌种及原理4白腐菌属于担子菌纲，是少数能选择性降解木质素真菌之一，因其腐生在树木或木材上，引发木质白色腐烂而得此名．当前，已研究白腐菌有：黄孢原毛平革菌、彩绒革盖菌、变色栓菌、射脉菌、凤尾菇、杂色云芝、糙皮侧耳、朱红密孔菌等。黄孢原毛平革菌已成为研究木质素降解模式株。白腐菌所分泌木质素降解酶主要有3种，即木质素过氧化酶、锰过氧化物酶和漆酶。白腐菌在降解木材过程中，在适宜条件下，白腐菌菌丝开始沿着细胞腔蔓延，主要集中在纹孔处。在菌丝下细胞壁被分解出一条沟槽，它可从细胞腔到复合胞间层，逐步降解纤维素、半纤维素和木质素。白腐菌降解木质素可分为细胞内和细胞外2个过程．在细胞内主要营养物质(碳、氮、硫)限制条件下，白腐菌开启形成整个降解系统：白腐真菌的研究第4页介绍菌种及原理木质素降解酶系应用总结及结尾菌种及原理5①产生过氧化氢氧化酶，即细胞内葡萄糖氧化酶和细胞外乙二醛氧化酶。它们在分子氧参加下氧化对应底物激活过氧化物酶，从而开启酶催化循环。②合成对木质素降解起作用细胞外酶，即木素过氧化物酶、锰过氧化物酶和漆酶3种触发开启一系列自由基链反应，使木素结构中苯环发生单电子氧化反应形成阳离子基团，而后发生一系列自发反应而降解。白腐真菌的研究第5页介绍菌种及原理木质素降解酶系应用总结及结尾木质素降解酶系6木质素降解酶系木素过氧化物酶(LiP)锰过氧化物酶(MnP)漆酶(Lac)白腐真菌的研究第6页介绍菌种及原理木质素降解酶系应用总结及结尾木质素降解酶系7木素过氧化物酶木素过氧化物酶(LiP)是由Tien等于1983年在黄孢原毛平革菌中发觉，随即研究发现大部分白腐菌在木素降解条件下都能分泌这种酶，是迄今为止研究最清楚木素降解酶，在天然木质素和环境污染物小分子降解过程中LiP起关键作用。LiP是一类含有血红素辅基同工酶，分子中有10条长蛋白质单链，一条短单链。LiP作为生物催化剂，能够催化苯酚、芳香胺、芳香醚及多环芳香化合物，经过多个反应步骤氧化木质素模式化合物．LiP降解木素时需要其它酶(如氧化酶)产生H2O2，催化氧化木素需要一个真菌代谢产物藜芦醇(3,4-二甲氧基苯甲醇，VA)参加．VA既是LiP底物，又是LiP氧化还原介体，可能还起到保护酶免受过量H2O2破坏作用．LiP催化氧化VA形成阳离子自由基，其传送电子能力极强．白腐真菌的研究第7页介绍菌种及原理木质素降解酶系应用总结及结尾木质素降解酶系8木素过氧化物酶/R为催化底物,最上面Fe为+3价，其余+4价白腐真菌的研究第8页介绍菌种及原理木质素降解酶系应用总结及结尾木质素降解酶系9锰过氧化物酶锰过氧化物酶(MnP)普遍存在于白腐菌各个菌种中．与LiP一样它催化循环也需要由H2O2开启．不一样之处于于，它以木质素组织中广泛存在Mn2+作为反应底物，同时以Mn3+作为介质氧化木素。白腐真菌的研究第9页介绍菌种及原理木质素降解酶系应用总结及结尾木质素降解酶系10漆酶漆酶（Lac）是一个含铜多酚氧化酶，和植物中抗坏血酸氧化酶、哺乳动物血浆铜蓝蛋白属铜蓝氧化酶家族中同一小族，在结构和功效上存在许多相同之处。它能够催化氧化酚类化合物脱去羟基上电子或质子，形成自由基，造成酚类及木素类化合物裂解，同时分子氧被还原为水。其反应包含脱甲氧基、脱羟基、C-C键断裂过程等。漆酶起源广泛，植物、昆虫和真菌中都存在漆酶。白腐真菌的研究第10页介绍菌种及原理木质素降解酶系应用总结及结尾应用11当前白腐菌降解木质素模式菌株是黄孢原毛平革菌．秸秆经白腐真菌发酵后，大部分低质非蛋白氮转化为较高质量菌体蛋白，蛋白质品质也得到较大幅度改进．秸秆经白腐菌处理不但营养成份有极大提高，而且其pH值由未处理前5.7降到4.0，呈愉快水果香味，同时因为大部分木质素被降解或破坏，秸秆质地柔软，适口性显著改进；可提升动物对饲料消化，而且已经突破了秸秆仅用于反刍动物饲料禁区，对喂养猪、鸡试验效果已经有报道．利用白腐真菌处理秸秆能够快速、高质量地利用和转化秸秆资源，扩大饲料起源，降低环境污染饲料白腐真菌的研究第11页介绍菌种及原理木质素降解酶系应用总结及结尾应用12白腐菌木素降解酶类能选择分解植物秸秆中木质素，使得生物制浆成为可能．生物制浆是直接利用微生物降解纤维原料中木质素，分离出纤维，使之成为纸浆．这种方法不但能节约能耗，改进纸张物理性能，还能降低污染，保护环境，应用前景辽阔生物制浆白腐真菌的研究第12页介绍菌种及原理木质素降解酶系应用总结及结尾应用13堆肥是利用各种微生物发酵处理生物起源有机物(如秸秆，林业废弃物，城市固体垃圾等)使之生成有机肥料一个资源化方法。传统上曾使用高温堆肥方法使秸秆转化为有机肥料，但这些操作劳动强度大。以白腐菌为代表木质素降解微生物为秸秆快速腐熟提供了理论依据。伴随对木质素降解机理认识深入，白腐菌在生物制浆、生物漂白、染料脱色、木质素转化、食品饮料、饲料原料以及废水、废物处理等方面将发挥主要作用。堆肥白腐真菌的研究第13页介绍菌种及原理木质素降解酶系应用总结及结尾应用14白腐菌除了能够降解废水中木质素，还能够降解废水中异生物质，减轻造纸废水对环境污染，含有很高应用价值。不过怎样缩短处理周期，提升处理效率依然是一个亟需处理问题。因为白腐菌特有降解木质素功效，在原料预处理、生物漂白、废水处理和生物制浆等各个步骤应用都得到了重视，而且试验室阶段研究已取得了显著成效。处理废水白腐真菌的研究第14页介绍菌种及原理木质素降解酶系应用总结及结尾总结及结尾15因为白腐真菌