木质素降解微生物的研究进展
有效降解可再生资源木质素的研究进展
工产 品。无 论 从 资 源利 用 ，还 是 从 环 境 保 护 的 角 度 ，都不 能不 重视 木 质素 尤其 是 碱 木质 素 的研究 、 开发 和利用 。在 “ 后石化 时代 ” 的今 天 ，有 必要化学品 ，部分 替代 以石 油 、煤 等不 可再 生 资源为原 料的传统合成 路线 。
了各种木质素处理方法存在 的问题 ，并对采 用物理化 学复合降解 法处理木质素前景进行 了展 望。 关键词 ：木质素 ；降解；可再生资源
中 图分 类 号 ：Ｔ ５ ． １ Ｑ３ １０３ 文 献 标 识 码 ：Ａ
木质 素是 一 种 来 源丰 富 、价 格 低 廉 的 可再 生 植 物资 源 ，与 纤维 素 和半 纤 维 素 构 成 植 物 骨架 的
主要 成分 ， 目前 是地球 上第二 大量 的天然 有 机物 ， 估计 每 年全 世 界 由植物 生 长 可产 生 １ ０ 亿 ｔ 质 ０ ５ 木 素 … 。人类利 用 纤维 索 已有 数 千年 的历 史 ，而 木
质素 却 至今 没 有 大 量 、广 泛 地 被 利 用 。事 实 上 ， 这不仅 是浪 费 资源 的问 题 ，人 们在 利用 纤 维 素 的 同时 ，产生 了大量 的作 为 废 弃 物 的 木 质 素 ，严 重
有效 降解 可 再 生资 源木 质 素 的研 究 进 展
顾 晓利 何 明 史 以俊 李 忠正
（ 南京林业大学化学 Ｔ程学院 ，江苏 南京 ２０ ３ ） １０ ７
摘 要：在 常见木质素结构特征 的基础上 ，综述 了木质 素常见 的降解利 用方 法：生物法、化 学法、物理 法 ，总结
本化 学结构 由苯丙烷 类结构 单元 组成 ，含有 多种 活
性官 能团 ，主要包括 甲氧基 （ Ｏ Ｈ ） 一 Ｃ ， 、醚键 （ 一 Ｏ ） 一 、羧 基 （ Ｃ ０ 、碳 碳 双键 （ 一 Ｏ Ｈ） Ｃ＝Ｃ） 、苯 甲醇 羟 基 （ Ｈ Ｃ ２ Ｈ） Ｐ — Ｈ Ｏ 、酚 羟 基 （ Ｈ Ｏ 、 Ｐ — Ｈ）
木质素生物降解及其应用研究进展 1
第23卷 第1期中 南 林 学 院 学 报V o l.23 N o.1 2003年2月JOU RNAL O F CEN TRAL SOU TH FOR ESTR Y UN I V ER S IT Y Feb.2003 Ξ[文章编号]1000-2502(2003)01-0079-07木质素生物降解及其应用研究进展陈立祥1,章怀云2(1.湖南农业大学动物科技学院,湖南长沙410128;2.中南林学院,湖南株洲412006)[摘 要] 木质素生物降解可广泛应用于造纸工业、环境保护、饲料工业、酒精发酵以及生物肥料等领域.综述了木质素及木质素降解酶系的分子结构、木质素降解的机理、降解木质素的微生物种类、木质素降解酶类的分子生物学特征等方面的研究进展以及木质素降解在生产中的应用情况.[关键词] 生物科学;生物工程;木质素;生物降解;造纸工业;环境保护;综述[中图分类号] Q55;TQ351.01+3 [文献标识码] ARecen t Research Advances on the L ign i nB iodegrada tion and Appl ica tion sCH EN L i2x iang1,ZHAN G H uai2yun2(1.Co llege of A ni m al Science and T echno logy of H unan A griculture U niversity,Changsha410128,H unan,Ch ina;2.Central South Fo restry U niversity,Zhuzhou412006,H unan,Ch ina)Abstract:T h is review introduces our recent research p rogress of lignin bi odegradati on and its app licati ons.It analyzes and illustrates the structure of lignin and lignin2degrading enzym es,the mo lecular bi o logy of ligno lytic o rganis m s and the enzym es they create,and the app licati on of lignin2bi odegradati on to paper industry and environm ental p ro tecti on.Key words:eco logical science;eco logical engineering;lignin;bi odegradati on;paper2m ak ing industry;environm ental p ro tecti on;review木质素是植物细胞壁的重要组成部分,约占植物体干质量的20%,在自然界中含量仅次于纤维素.据估测,全球每年可产生约6×1014t木质素,主要以造纸工业废水和农作物废弃秸杆形式存在[1].与纤维素相比,木质素的组成单位、空间结构都要复杂,这种结构的复杂性决定了降解木质素需要多种酶的协同作用.在自然界中能彻底降解木质素的生物种类不多,在降解木质素的微生物中,真菌起主要作用,但其降解速度大都缓慢,这样应用传统的微生物方法来降解木质素就会遇到许多困难.而分子生物学的发展为解决这一问题提供了新的途径,应用DNA重组技术能使木质素降解酶相关基因进行克隆表达,这是该领域近二十年来的一个研究热点[2～4].1 木质素的结构与木质素降解酶1.1 木质素的结构木质素的基本结构是由苯丙烷( C—C—C)通过醚键和碳碳键联结而成的复杂的、无定形的三维空间结构,依苯丙烷的侧链取代基不同,它又可分为松柏醇、芥子醇和对香豆素3种不同形式,其结构式如下:Ξ[收稿日期]2002210212[作者简介]陈立祥(1963-),男,湖南邵阳人,副教授,博士研究生,现从事分子生物学研究.CH OHCHCHOCH 3O H CH OHCHCHOCH 3O H OCH 3 CH OHCH CHOH 松柏醇 香豆素 芥子醇(con ifergl alcoho l ) (coum argl alcoho l ) (sinapyl alcoho l )各基本单元连接的方式主要有Β2O 24,Β25,Β21等,图1为木质素局部结构[5].图1 一段木质素的结构F ig .1 The structure of lign i n不同的植物种类,植物不同的生长阶段,其木质素的含量和成分是不同的,由于重复单元间缺乏规律性和有序性,迄今为止,人们仍没能把整个木质素分子以其完整的状态分离出来,因此,它是天然高聚物中结构最难搞清楚的物质[6].1.2 木质素降解相关酶系木质素的降解酶系是非常复杂的体系,目前对它的研究较多,认为最重要的木质素降解酶有3种:木质素过氧化物酶(L ign in p erox idase L i p )、锰过氧化物酶(M anganese p erox idase M np )和漆酶(L accase ).除此之外,还有芳醇氧化酶(A ryl 2alcoho l ox idase AAO )、乙二醛氧化酶(Gyoxal ox idase GLOX )、葡萄糖氧化酶(Guco se 2l 2ox idase )、酚氧化酶、过氧化氢酶等都参与了木质素的降解或对其降解产生一定的影响.1.2.1 L i p 和M np [4,7,8]L i p 和M np 都是带有糖基的胞外血红素蛋白,又称血红素过氧化物酶(H em e Perox idase ).L iP 是一种糖蛋白,由十条长的蛋白质单链和一条短的单链构成;M nP 也是一种糖蛋白,其分子同样由十条长的蛋白质单链和一条短的单链构成(见图2).08中 南 林 学 院 学 报第23卷L i p 的活性中心由一个血红素基组成,另外还有两个起稳定结构作用的Ca 2+.M np 活性中心基本上与L i p 相同,但还有M n 2+的参与(图3).两者的主要区别是:L iP 的碳端是在血红素基的两个丙酸根之间,而M nP 的碳端却与血红素基分开,另外,M nP 有5个二硫键,而L iP 只有4个二硫键,M nP 的前4个二硫键与L i p 的相同,M nP 的第5个二硫键是在蛋白质的碳端,推测它与M n 2+的活性中心有关.图3 L i p 和M nP 的活性中心结构F ig .3 The active cen tral stractureof L ip and M nP(a )L igninase peroxido se L i p (b )M anganese eroxidase M nP图2 M nP 的分子结构F ig .2 M olecular structure of M np1.2.2 漆酶(EC ,1、10、3.2)漆酶是含铜的多酚氧化酶,分漆树漆酶和真菌漆酶两大类,主要来源于生漆和真菌[9].由于漆酶的含糖量较高,难以得到X -衍射构象图,所以它的三维结构尚不清楚,但已证实,漆酶中的铜离子在催化氧化反应中起决定作用,可以催化芳香环支链C Α2C Β键断裂,并能将酚类氧化成醌[10].1.2.3 其它酶类除L iP 、M nP 和L accase 外,还有葡萄糖氧化酶、乙二醛氧化酶、芳醇氧化酶以及过氧化氢酶等也参与了木质素的降解,但到目前为止,人们还不完全清楚每种酶在木质素降解中的具体作用[11].图4 木质素主要代谢途径F ig .4 M ajor pathways i n lign i n m et abolis m1.3 木质素降解的机理一般认为,L iP 、M nP 、L accase 和H 2O 2产生系统构成降解木质素的主要成分.L iP 氧化非酚型化合物,引起C Α2C Β芳香环断裂,L accase 氧化酚型化合物,M nP 既可氧化酚型结构也可氧化非酚型结构.通过L iP 、M nP 、L accase 以及活性氧的产生系统,引起芳香离子自由基的产生,C Α2C Β键的断裂及C Β氧化,芳香环开裂,单甲氧基芳香物氧化,醌、氢醌的形成,这些产物再经不同的代谢途径代谢形成CO 2[1],其途径如图4所示.2 降解木质素的微生物种类及相关酶的分子生物学特性2.1 降解木质素的微生物种类在自然界中,木质素的完全降解是真菌、细菌及相应微生物群落共同作用的结果,其中真菌起着主导作用.根据木材腐朽类型,降解木质素的真菌——木腐菌(w ood 2ro t fungi )可分为白腐菌、褐腐菌和软腐菌3类.白腐菌(W h ite 2ro t fungi )是一种丝状真菌,它首先降解木质纤维素中的木质素,不产生色素,是最主要的木质素降解真菌.目前,研究得较多的白腐菌有:黄孢原毛平革菌[12]P hanerochete ch ry sosp orium 、烟管菌[13]B erkand era ad usta 、变色栓菌[14]T ham etes versicolor 、糙皮侧耳[15]P leu rotus ostrea tus 、D icho m itus squa lens[16]、Cerip orriop sis subver m isp ora[17]等.这些菌多属于担子菌.褐腐菌b row n 2ro t fungi 亦属于担子菌,但它首先降解木质纤维素中的纤维素,并分泌黄褐色的色素使木材黄褐变,然后再缓慢降解木质素.软腐菌(soft 2ro t18第1期陈立祥等:木质素生物降解及其应用研究进展28中 南 林 学 院 学 报第23卷fungi)多为子囊菌和半知菌,它一般只能分解纤维素,木质素则被完整地保留下来,由于后两者它们分解木质素的能力不强或没有,因此,对其研究报道也较少.除此之外,还有一些以放线菌为主的原核生物,如链霉菌属S trep to m y ces、节杆菌属A rth robaeter、小单孢菌属M icro m onosp ora和诺卡氏菌属N oca rd ia等以及细菌中的厌氧梭菌C lostrid ium、假单孢菌属P seud o m onas、不动杆菌属A cinetobacter和芽孢杆菌属B acillus等也能产生木质素降解酶,但这些原核生物所分泌的木质素降解酶都是胞内酶,这就决定了其在木质素降解菌的研究中处于一个相对次要的地位[6].2.2 木质素降解酶类的分子生物学特征自20世纪80年代人们从黄孢原毛平革菌P.ch ry sosp orium中分离出木质素过氧化物酶和锰过氧化物酶后[14,18],人们对该菌种做了大量的研究工作,目前该菌种已成为研究木质素生物降解的模式真菌.随着DNA 重组技术的发展和应用,对木质素降解酶类的研究进入了一个新的阶段,目前除P.ch ry sosp orium外,人们已 从几十种微生物中克隆出了木质素过氧化物酶、锰过氧化物酶、漆酶的编码基因,并在大肠杆菌[19]、酵母[20、21]等异源生物中得到活性表达.2.2.1 基因组研究发现,在P.Ch ry sosp orium菌丝体细胞中,可以随机分散多个细胞核,担孢子则含有2个等同的核,有性孢子的形成可以是同宗配合或异宗配合,P.Ch ry sosp orium基因组大小估计为4.4×107bp,其中20%～30%是线粒体和核糖体DNA,其担孢子呈现染色体长度多态性[6].通过对已克隆的木质素过氧化物酶和锰过氧化物酶的同功酶基因进行DNA序列分析发现,木质素过氧化物酶和锰过氧化物酶同功酶之间有较高的同源性(见表1).表1 L i p和M nP基因序列的相似性Table1 Genes sequence si m ilar ity am ong L ig and M nP过氧化物酶023456789101112131415161718192021P.c.lipA198.880.670.289.887.690.689.596.084.560.259.161.059.756.358.455.655.938.141.338.3 P.c.lipB280.970.290.087.990.989.896.284.560.259.161.059.756.358.455.655.938.341.638.3 P.c.lipC364.476.880.177.677.679.282.656.154.457.456.455.253.053.453.740.442.040.2 P.c.lipD469.570.970.268.468.978.356.459.162.961.659.662.260.360.836.742.137.5 P.c.lip E581.986.884.688.783.959.158.559.057.255.756.554.054.236.439.937.5 P.c.lip F686.588.486.885.759.459.059.658.655.756.056.458.439.943.939.9 P.c.lipG792.889.883.256.958.358.657.253.355.755.155.336.741.337.5 P.c.lipH889.082.657.758.158.156.952.755.754.255.137.541.338.1 P.c.lip I983.959.959.460.860.256.857.655.655.637.841.638.3 P.c.lipJ1066.567.769.670.865.261.559.659.646.646.644.1 p.r.L PG31157.559.459.757.557.753.956.438.143.141.4B.a.L PO-11258.657.256.057.957.356.434.736.336.0T.v.L PG I1386.173.873.466.668.237.939.236.6 T.v.L PG I I1475.172.264.166.338.440.338.4 T.v.V L G I1565.657.558.936.938.337.2 T.v.L PGV I1667.968.537.839.437.0 T.v.PGV1779.243.048.545.8 T.v.M PG I1840.044.443.8 P.c.M nP-11974.169.3 P.c.M nP-12077.3 P.c.M nP-2210P.c L i p(P.c li pA到P.c.L i pJ)为黄孢原毛平革菌木质素过氧化物酶;P.c M np(P.c.M np-1和P.c.M np-2)为黄孢原毛平革菌锰过氧化物酶;T.v.L PG(T.v L PG I和T.v L PG )为变色栓菌木质素过氧化物酶;B.a.L P-1为烟管菌木质素过氧化物酶;P.r.L PG3为射脉菌木质素过氧化物酶.2.2.2 木质素过氧化物酶基因家族[22]现在已知,至少有10个相近的基因家族对P .ch ry sosp orium 木质素过氧化物酶(L i p )进行编码,定名从li pA 至li pJ ,从其它真菌如T ram etes versicolor 、B jerkand era ad usta 和P h lebia ad usta 中也克隆出了几个L iP 同功酶基因.L iP 基因序列是高度保守的,其氨基酸序列有53.0%～98.9%的相似性,每个L iP 基因编码一个成熟蛋白质产物,此蛋白质产物由22～28个氨基酸残基的引导肽所引导的343～345个氨基酸所组成,成熟蛋白质的分子量为36360～36607,表现分子量38000～43000,推测表现分子量中的6%～13%为糖基部分,L i p 编码区G +C 所占比例大约为60%～65%,而非编码区G +C 大约为44%～49%.P .ch ry sosp orium 的L i p 均含有8个或9个内含子,每个大小为49～78bp ,在L i p 基因的5′端非编码区包含一个TA TA 框(-66～-81bp )和一个CAA T 顺序(-107～-228bp )的调节序列.2.2.3 锰过氧化物酶基因家族[23]和L iP 一样,M nP 同功酶也是由多基因编码的,P .Ch ry sosp orium 的M nP I 编码一个含357个氨基酸的成熟蛋白及一个含21个氨基酸的引导肽.M nP I 的内含子为6个,大小在57～72bp 之间;M nP II 的内含子为7个,大小在50～55bp 之间,M np 5′非编码区包括一个TA TA 单元(-81bp )及3个反向CAA T 单元.2.2.4 L accase 基因家族漆酶也是由一个结构相近的基因家族所编码,目前有许多真菌的L accase 基因已经被克隆和测序,经分析发现,在不同真菌的L accase 基因之间DNA 序列的同源性较低[24].2.2.5 外源性表达及调控木质素降解酶基因的转录和翻译情况比较复杂,如P .Ch ry sosp orium 的L iP 基因转录明显受培养基中碳、氮水平的调节,M nP 的产生有赖于M n 2+的浓度,且M n 2+的调节是在转录水平上进行的,漆酶的表达调控在种间有显著的不同.在异源表达上,总的来说表达水平都不是太高.但最近一个构巢曲霉A sp erg illus n id u lan 的漆酶基因在米曲霉A .ory z ae 上重组成功并有较高活性表达,且该菌株已用于商业生产[25],这可为木质素酶类基因工程的应用提供参考.3 木质素降解在生产实际中的应用木质素是人类可再生的纤维资源之一,使木质素转变为有用的物质,变废为宝,这将对我国的造纸工业、环境保护以及可持续发展等均具有深远的意义.3.1 在造纸工业上的应用[26～28]目前,在造纸工业上通常采取硫酸盐法(以氢氧化钠和硫酸钠使醚键断裂)和亚硫酸盐法(通过磺化反应使木质素变成水溶性物质)来除去木质素,使纤维素从木质素的禁锢中释放出来.但这些方法污染大、能耗高、利用率低.利用使木质素降解的真菌或直接利用木质素降解酶使木质素降解可克服传统工艺的缺点.3.1.1 生物制浆由于白腐真菌和木质素降解酶类能选择分解植物纤维原料中的木质素,因此,在化学制浆前先进行生物预处理,可以降低化学药品的用量及能源消耗.美国农业部林产研究所(FPL )将选出的菌种直接接种到新伐木段,让其在运输和储存过程中发挥作用,这样可使前后阶段的机械制浆的能耗降低11%～27%,并且经过预处理木材造出的纸张撕裂和抗张强度性能均优于对照组.尽管用白腐真菌直接接种木片进行预处理呈现出多种效益,但如何缩短生物处理周期是大规模工厂化生产需要解决的问题.3.1.2 生物漂白白腐真菌或木质素降解酶类直接作用于纸浆中残余木素,使之发生降解溶出,从而可提高纸浆的白度.Fn jita 等人将白腐菌Izu -154用于阔叶树木材硫酸浆的漂白预处理5d ,纸张白度提高了20%左右,Kapp 值下降11.6～12.4,同时可减少漂白剂的用量.38第1期陈立祥等:木质素生物降解及其应用研究进展48中 南 林 学 院 学 报第23卷3.1.3 造纸废水处理白腐真菌对制浆造纸工业废水处理的研究,多集中在含氯漂白废水.林鹿等人对草类、蔗渣等的氧化碱抽提、次氯酸盐漂白(CEH)的废水用白腐真菌处理后发现,白腐菌能有效消除废水毒性,降低COD、BOD、AOX 值及色度.但它同样存在处理时间长等工业化生产所面临的问题.3.2 在环境保护方面的应用研究发现,白腐真菌及漆酶对许多化合物如多环芳烃、DD T、酚类、氯代芳香化合物、染料、农药等含有芳香结构的污染物都有较强的降解能力[29].在国外,P.Ch ry sosp ium已成功用于修复有机氯农药污染的土壤,漆酶用于染料工业污水的处理[30],在处理工业污水方面,漆酶及能产生漆酶的真菌已显示出它特有的作用.3.3 在其它方面的应用木质纤维素中木质素的优先降解是制约纤维素利用的关键,利用木质素降解酶处理农作物废弃的秸秆(全球产量约20亿t以上,我国占5亿多t[6]),对于饲料工业、酒精发酵工业以及生物肥料工业等方面都将具有重要意义.4 结束语木质素的生物降解在许多应用领域有着广阔的前景,但由于一些基础研究如木质素的空间结构、每种木质素酶的作用机理以及木质素酶基因结构及其表达调控等尚未完全研究清楚,所以,离实际应用还有一段距离.正因如此,木质素的生物降解也一直是世界性研究热点和难题.相信在不久的将来,随着蛋白质分离、纯化、空间构象测定技术的发展,随着对木质素酶催化机理认识的加深,以及应用分子生物学技术对木质素降解酶相关基因结构、表达调控机理等深入研究,这些问题将会逐一解决.[参 考 文 献][1] 冀珍芳,石淑兰.木质素的微生物降解[J].广西轻工业,2002,15(1):4-5.[2] D aniel Cullen.R ecent advances on the mo lecular genetics of lignino lytic fungi[J].J.of B i o techno 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生物降解木质素研究新进展
生物降解木质素研究新进展引言生物降解木质素是一种重要的研究领域，近年来得到了广泛的关注。
木质素是一种常见的高分子化合物，存在于植物细胞壁中，对于植物细胞壁的甲基化、硬化和防腐作用非常重要。
然而，木质素也是造纸和制浆工业中的一种废物，其排放对环境造成了极大的威胁。
因此，研究木质素的生物降解机制，对于保护环境以及开发新的生物转化技术具有重要的意义。
本文将从生物降解木质素的基本概念、研究现状和新进展等方面进行讨论。
生物降解木质素的基本概念木质素是一类多种不同的复杂天然高分子，是植物细胞壁的主要成分之一。
木质素具有高度的三维交联结构，使其在环境中降解变得困难。
然而，许多微生物可以有效地降解木质素，使其成为一个重要的研究领域。
在自然环境中，木质素的生物降解通常是由微生物完成的。
有许多微生物能够分解木质素，包括细菌、真菌、古菌等等。
这些微生物通过产生一系列的酶来分解木质素，最终将其转化为有机酸、乙醇、甲烷等，释放出能量和二氧化碳的。
研究现状通过对木质素都评估处理的细菌、真菌和古菌的研究，发现它们的分解能力是非常强的。
在这些生物中，真菌通常被认为是更有效的木质素降解者。
这些真菌可以分解各种类型的木质素，包括浆木质素和木质纤维素等，同时产生大量的酶和代谢产物。
近年来，生物降解木质素的研究取得了一些新的进展。
其中，最具有开发前景的技术是利用酶来降解木质素。
酶降解木质素的过程相对于微生物处理更加快速和高效。
目前，许多工业和学术实验室正在研究和开发新的生物转化技术，利用微生物和酶降解木质素。
新进展最近的研究结果表明，一种新的微生物——一种称为“棉草芽孢杆菌”的细菌——能够高效地降解木质素，这为开发更高效的木质素生物降解技术提供了新的思路。
棉草芽孢杆菌具有极高的温度和pH值耐受性，在宽广的生态环境中都可以生存。
此外，棉草芽孢杆菌有丰富的酶系统，可以有效地分解木质素，并产生许多有用的代谢产物。
还有，新研究发现，无籽草中一种称为RNA‐1031的微生物也可以高效地降解木质素，并产生一种称为烯丙基酚的抗氧化剂。
木质纤维素生物降解机理及其降解菌筛选方法研究进展
部分能被反刍动物低效率利用外 ， 大多数就地烧毁， 造成环境污染和资源浪费。 因此长期以来， 国内外 一直在寻找降解植物秸秆木质纤维素的最佳途径 ， 研究一般都集中于下面几个方面： 将秸秆进行理化 处理， 蒸气爆破、 热水处理、 稀酸处理、 碱处理、 低温 氨爆处理、 湿 氧 法、 有 机 溶 剂 处 理、 超临界水处理 等
The Research Progress on the Mechanisms of Lignocellulose Biological Degrading and the Screening Method on the Degrading Bacteria
WANG Shiqiang1 ， GU Chunmei1 ， ZHAO Haihong2
［4 ］
维素末端。内切型纤维素酶可为外切酶提供大量的 反应末端， 同时它也能水解小分子的纤维素寡糖 ； 外 切酶作用于纤维素分子的末端， 依次从纤维素分子 ， 中切下纤维二糖 它可以作用于纤维素分子内的结 晶区、 无定形区和羧甲基纤维素； 纤维二糖酶作用是 将纤维二糖水解为葡萄糖。而细菌纤维素酶往往以 纤维素酶小体的形式附着在细菌细胞壁的表面 ， 为 了有利于纤维素的降解， 具有纤维降解能力的细菌 往往通过纤维素酶小体上的纤维素结合域 （ CBD ） ［11 ］ 附着到纤维素的表面 。 好氧细菌和真菌产生的纤维素酶组分较为单 一， 而厌氧细菌和真菌则可产生一个独特的多酶复 ［12 ］ 合体结构， 被称为多纤维素酶体 。 所谓的多酶体 是指纤维素酶和一些多聚糖酶通过一个没有活性的 而这骨架蛋白通常被称为 骨架蛋白 绑 定 在 一 起， CbpA、 CipA 或 CipC［13］。在骨架蛋白中包含有许多 的黏结蛋白区和纤维素绑定区。由于多纤维素酶体 使得其在纤维素降解过程中具有很多 的特殊结构， 优点： ①它们与纤维素紧密地结合， 将减少由于动态 的环境条件造成的分解中间产物的损失 。在好氧系 统中主动地搅拌和通气是必须的， 分泌的酶和这个 中间产 物 的 损 失 证 明 对 提 高 整 个 工 艺 的 效 率 不 ［14 ］ 增加了 成 对 酶 的 活 利 。②由于具有支架蛋白， 从而复 性。③在同一个复合体内的酶具有相似性， 合纤维素酶系统的各个不同水解酶之间具有更大的 ［15 ］ 酶之间的协同作用增强了 。 协同作用， 1． 2 半纤维素降解酶 半纤维素酶是木聚糖酶、 甘露聚糖酶、 阿拉伯聚 糖酶、 阿拉伯半乳糖酶和木葡聚糖酶等多组酶的总 称。纤维素酶和半纤维素酶通常同时出现在某些微 生物的发酵产物中， 而且它们在应用、 分子结构及作 用机理等方面都有相似性和相关性 。木聚糖是半纤 维素内主要的碳水化合物， 它的完全水解也是需要 1， 4多种水解酶的协同作用来完成。 胞内β 木聚 1 ， 4糖酶和木聚糖 β 木糖酶是半纤维素水中的主要 的两种酶。前者通过劈开木聚糖而产生低聚糖， 后 者作用于木聚糖低聚物而产生木糖 。在木聚糖水解 过程中， 还需要一些附属酶如阿魏酸酯酶 、 香豆酸酯 酶等的协同作用。纤维素酶和半纤维素酶具有很好 在木聚糖酶和纤维素酶中均存在 的协同 性 ， CBD， 而且两者的功能和氨基酸组成上相似 。 1． 3 木质素降解酶 由于微生物对木质素的降解依靠的是其分泌的 酶系， 不同的菌种可能具有不同的降解酶系统 ， 一个 菌株的木质素降解能力是由它的生理特性和总体代
木质素降解酶的产生和酶解机制研究
木质素降解酶的产生和酶解机制研究木质素是植物细胞壁中的一种复杂有机化合物，其主要功能是提供植物机械支撑并保护植物免受外界环境的伤害。
然而，由于木质素的结构复杂且难以降解，使得其对于很多工业过程的效率与效果产生了负面影响。
因此，研究木质素降解酶的产生和酶解机制，成为解决这一问题的重要途径。
木质素降解酶的产生主要来源于微生物和真菌。
通过对这些生物的研究发现，它们能够分泌多种具有木质素降解能力的酶类。
这些酶类包括纤维素酶、木聚糖酶、木质素过氧化物酶等。
其中，纤维素酶和木质素过氧化物酶是木质素降解过程中最关键的酶类。
纤维素酶能够降解纤维素，使其转化为可溶性的木糖和葡萄糖。
而木质素过氧化物酶则能够氧化木质素结构中的苯环羟基，产生自由基反应，从而引发木质素的酶解。
这两类酶的协同作用，能够有效地将木质素分解为较小的分子，进一步促进降解过程。
然而，木质素的结构复杂性使得其降解过程十分困难。
除了上述的降解酶外，还需要一系列辅助酶的参与，包括木质素酶A、木质素酶B等。
这些辅助酶能够进一步打开木质素分子中的环状结构，增强其他酶类的作用效果。
此外，高温和酸碱度等环境条件也会对木质素降解酶的酶解效果产生一定影响。
近年来，随着基因工程和蛋白质工程的不断发展，研究人员通过改良和优化酶基因，成功构建了更高效的木质素降解酶。
这些改良酶不仅能够提高木质素的酶解效率，还能够在极端环境条件下保持稳定性。
这为工业上的木质素降解应用提供了重要的技术支撑。
木质素降解酶的产生和酶解机制研究为解决木质素降解过程中的难题提供了重要的思路和方法。
通过了解木质素降解酶的产生来源和酶解机制，我们可以利用这些信息来设计更高效的降解酶，提高木质素的利用率，减少资源浪费。
此外，对于生物质能的开发利用也具有重要意义。
最后，正是由于对木质素降解酶产生和酶解机制研究的深入探索，木质素作为一种重要的生物质能资源，目前已经得到了广泛的应用。
研究人员不断探索和改良降解酶的同事，也不断深入到具体应用领域中，以更好地适应工业生产的需求。
木质素的研究进展
毕业论文( 2012届 )课题名称：木质素的研究进展专业：生物化工工艺2012年3 月目录摘要 (2)Abstract (3)第一章木质素的结构和分类 (4)1.1 木质素的元素组成及结构 (4)1.1.1 木质素的元素组成 (4)1.1.2 木质素的结构 (4)1.2 木质素的化学特性 (4)1.3 工业木质素 (4)第二章木质素的工业应用领域 (5)2. 1 木质素在化肥领域的应用 (5)2. 2 木质素在高分子材料中的应用 (6)2. 2. 1 在橡胶工业中的应用 (6)2. 2. 2 在塑料工业中的应用 (7)2. 2. 3 在聚氨酯工业中的应用 (7)2. 2. 4 在黏合剂方面的应用 (8)2. 3 木质素吸附剂 (9)2. 4 小结 (11)第三章木质素在生物科技方面的发展 (11)3.1 木质素降解菌株和降解酶的研究 (11)3.2 木质素合成的基因调控研究 (13)3.3 其他酶和小分子物质的研究 (14)3.4 小结 (15)第四章展望与总结 (16)参考文献： (17)致谢 (21)木质素的研究进展摘要 :介绍了木质素的来源、元素组成、化学结构及分类 ,综述了木质素在农业、高分子化学及吸附剂领域的研究现状 ,对木质素应用研究的未来趋势行了分析和论。
人类利用木质素已有几千年的历史 ,真正开始研究木质素则是在 1930年以后 ,而且至今木质素还没有得到很好的利用因此 ,有效利用木质素 ,减少环境污染已成为当前研究的热点和难点问题。
目前 ,对木质素的利用已积累了一些技术和方法 ,但利用率不足 10% ,大部仍以废物形式排出 ,污染环境 ,浪费资源。
随着人们对生态环境问题的日益重视 ,木质素的利用将成为人类“可持续发展战略”的一个重要组成部分 ,并形成环保节能、自然资源的综合利用及闭路循环技术等涉及多个方面的一项系统工程。
对生物法处理木质素进行了简要概述，包括微生物降解、生物法酸析提取木质素以及生物法纯化木质素的效果及其研究进展。
微生物酶解木质素的研究进展
微生物酶解木质素的研究进展木质素是植物细胞壁中的一种关键组分，由于其坚硬的结构和高度的抵抗性，对于生物高效的利用一直是一个难题。
微生物酶解木质素是一种有效的途径，可以将其转化为有用的化学品、生物能源等，对于提高可持续生产和环境保护等方面具有广泛的应用前景。
本文将从微生物酶解木质素的产物、酶学机制、应用前景等方面进行论述。
一、微生物酶解木质素的产物微生物酶解木质素通常可以产生多种木质素单体和多酚化合物，这些产物在生物能源、化学品、医药等方面具有广泛的应用前景。
典型的产物包括：单体的糖苷、芳香族化合物和羟基化产物（如羟基苯甲酸、羟基苯乙酸等）、酚类产物（如2,6-二甲基苯酚、2-甲基-1,4-苯二酚等）、酮类、甲酰基产物等。
同时，微生物酶解木质素还能转化为乙醇、氢气等生物能源，这些产物都有很高的经济价值和环境意义。
二、酶学机制微生物酶解木质素的酶学机制比较复杂，涉及多种不同的酶类和协同作用。
其中，laccase酶是对木质素的氧化解聚最具代表性的酶类之一，可以将木质素分解为较小的单体和多聚体的氧化产物。
另外，极微生物产生的黑汁酸酶（dark fermentative acidogenic bacteria）可以将木质素通过酸解作用转化为醋酸、甲酸和氢气等物质，这些产物是开展糖醇生产和生物能源开发的重要原料。
目前，在酶学机制的深入研究中，同时也有多种基因工程技术和合成生物学技术的应用，为生产高效酶和构建全新的木质素酶解系统提供技术支持。
三、应用前景微生物酶解木质素的应用前景非常广泛，具体表现在以下几个方面。
1. 生物能源方面：随着生物燃料的发展和需求的增加，微生物酶解木质素所产生的乙醇、氢气等生物能源成为了替代石化能源的有力选择，具有很好的经济效益和环境效益。
2. 化学品方面：微生物酶解木质素所产生的多重羟基产物、酚类产物等都是重要的有机化学品原料，可广泛应用于高性能涂料、聚合物等化学品的生产与加工等领域。
木质素的结构及其化学改性进展
木质素的结构及其化学改性进展木质素是一种天然高分子化合物，在植物细胞壁和木材中扮演着重要的角色。
近年来，随着对木质素研究的深入，其化学改性方法及其应用前景受到了广泛。
本文将介绍木质素的基本结构、化学改性方法及其应用前景。
引出段：木质素是一种复杂的天然高分子化合物，在植物界中广泛存在。
近年来，研究者们致力于探索木质素的化学改性方法，以拓展其在工业、医药和材料等领域的应用。
那么，木质素的结构和化学改性进展究竟如何呢？木质素结构介绍：木质素是由苯丙素氧化聚合而成的天然高分子化合物，主要包括愈创木酚、紫丁香酚和儿茶酚等结构单元。
这些单元通过碳碳键和氧键连接在一起，形成具有复杂三维结构的高分子聚合物。
木质素的结构特征使其具有优异的物理性能和化学稳定性。
木质素化学改性进展：随着科技的不断发展，越来越多的化学改性方法被应用到木质素上，旨在提高其功能性和应用范围。
常见的木质素化学改性方法包括氧化、还原、磺化、甲基化、乙酰化和接枝共聚等。
这些方法均可改善木质素的溶解性、反应活性、耐候性和机械性能。
然而，每种化学改性方法都有其优缺点。
例如，氧化改性可以提高木质素的反应活性，但可能会导致其降解。
甲基化和乙酰化改性则能够改善木质素的溶解性和稳定性，但会降低其反应活性。
因此，针对不同的应用领域，需要选择合适的化学改性方法和改性程度。
应用前景：经过化学改性后的木质素在工业、医药和材料等领域具有广泛的应用前景。
在工业领域，改性木质素可以用于制造胶水、涂料和塑料等产品，替代传统的化石燃料原料。
在医药领域，木质素可以用于药物载体和生物材料的制备。
在材料领域，木质素可以用于生产可降解塑料、生物复合材料和功能材料等。
由于木质素具有出色的生物相容性和生物活性，其还可应用于生物医学领域，如药物递送、组织工程和生物传感器等。
通过化学改性，可以进一步改善木质素的生物相容性和生物活性，为其在生物医学领域的应用提供更多可能性。
木质素作为一种重要的天然高分子化合物，其结构和化学改性进展受到了广泛。
三种重要木质素降解酶研究进展
收稿日期:2003-02-09作者简介:王海磊(1978-),男,硕士;李宗义(1942-),男,教授,河南师范大学生命科学学院,研究方向:环境微生物学。
基金项目:河南省科技攻关项目(001200217)文章编号:1008-9632(2003)05-0009-03三种重要木质素降解酶研究进展王海磊,李宗义(河南师范大学生命科学学院,新乡 453002)摘 要:就三种重要木质素降解酶:LiP 、MnP 和漆酶在自然界的分布,化学组成、结构特征、降解机制、分子生物学等进行综述,并探讨了其作用协同性。
关键词:木质素过氧化物酶;锰过氧化物酶;漆酶;中图分类号:Q936文献标识码:A木质素是造纸工业排放黑液C OD 和色度形成的主要原因,其结构是由甲氧基取代的对-羟基肉桂酸聚合而成的异质多晶三维多聚体,分子间多为稳定的醚键、C-C 键,是目前公认的微生物难降解芳香化合物之一。
自1934年Boruff 和B uswell 首次发现能降解木质素的微生物种群,人们对木质素的生物降解进行了大量研究,1983年和1984年发现了木质素过氧化物酶(LiP)和锰过氧化物酶(MnP),由日本吉田首次在生漆中发现的漆酶(Laccase),也始终引起着人们的关注。
这三种酶被公认为是木质素重要的降解酶。
本文就三种木质素降解酶的最新研究进展进行综述,尝试为造纸废水的生物降解提供一些参考。
1 木质素过氧化物酶(LiP)1 1 分布及种类LiP 是第一个从黄孢原毛平革菌(Phanerochaete chrysospo rium )发现的木质素降解酶,在木质素降解中起关键性作用。
LiP 的产生菌在自然界分布相当广泛,许多腐朽木材的白腐菌、褐腐菌都可以产生LiP,主要产生菌见表1。
表1 Li P 的主要产生菌属名菌种名Trametes T.gibbosa ,T.versicolorPhlebia P.bre vispora ,P.radiata ,P.oc hrace o fulva,P.t reme llosa ,P.adustaCoriolus C.consors , C.hi rsutusOthersBj e rkande ra adusta ,Chrysonilia sito phila,Chrysospo rium pruinosum,Coriolopsis occ identalis,Phe llinus pini,Pol yporus ostrei formis,Phanerochaete chrysos porium ,Strepto myce s viridosporu ,Pleurotus ostreatus ,Junghuhunia se parabalima ,Fomes lignosus1 2 结构及特点LiP 代表一系列含Fe 3+、卟啉环(IX)和血红素附基的同工酶,由不同微生物产生的酶的种类和理化性质各不相同。
白腐真菌木质素降解酶系研究进展
两 种 ，如 Ｌ ｎｉｕａｅ ｏ ｅ 只 产 生 Ｍｎ ｅｔ ｌ ｄ ｄｓ ｎ ｐ和 Ｌ ｃ ａ ，黄
孢 原 毛 平 革 菌 则 分 泌 Ｌｐ和 Ｍｎ 。有 文 献 报 道 ， ｉ ｐ 黄孢 原 毛 平 革 菌也 能产 生 Ｌｃ ａ ，但 是 在 以葡 萄糖 为碳 源 生 长时产 生 的量 很少 。 因此 ，说 明这 ３ 种 酶 在分 解木质 素过 程 中并不都 是 必需 的 。
子 的血 红 蛋 白。Ｌｐ 一 系列 含 有 一 个 Ｆ Ｓ）一 ｉ是 ｅ（
白腐 真 菌是 一 类 丝状 真菌 ，分 类学 上 属 于真 菌 门 ，绝 大 多数 为担 子 菌 纲 ，少 数 为 子 囊 菌纲 。 目前 ，研 究最 多 的是 黄孢 原 毛平 革菌 、彩 绒 草盖 菌 、变色 栓 菌 、射脉 菌 、凤尾 菇 等 。其 中 ，黄孢 原 毛平 革 菌是 典 型菌 种 ，是研 究 木质 素 降解 的模 式 菌 ，普遍 分布 于北美 ，我 国尚未 发现 。
一
．圈散 ｝ ｒ
的试验证 明，用单一木质素作惟一碳源 ，黄孢原 毛平革菌不能生长 ，往往要在培养基 中加入易被 利用的碳源才能生长。李翠珍等筛选出 ｌ 株白腐 真菌Ｆ ，并对其产木质素降解酶的特性进行了研 ２ 究 ，结果表明，限碳有利 于Ｆ 产 Ｌ ，但对 Ｆ 产 ２ ｉ ｐ ２
Ｍｎ 影 响不 是 很 明 显 。Ｐｃａｄ 究 了几 种 稻 ｐ的 ｉｋｒ研 谷 、麸 皮原 料 ，包 括 麸皮 、麦麸 、燕麦 麸 等 ，结 果证 明 ，以麸 皮 为碳 源产 生 的酶 活性 最 高 ，此 研 究对 于 目前降 解秸 秆资 源具 有重 要意 义 。 １ ． 氮 源 。 纯 培 养 的 研 究 表 明 ，氮 源 的 耗 尽 ．２ ３
木质素的研究进展
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山东林业科技
姜春艳等 : 木质素的研究进展
2006 年第 4 期
而成为水溶性的状态 , 易于 接受 后续 酶的作 用 , 漆酶 同时还 有解聚木质 素的作用。 因此降 解木 质素和 难处 理的 污染物 时 , 白腐菌借助 H2 O2 激活 , 形成具有高度活性的 自由基中间 体 , 由酶启动一系列反应 , 促使底物氧化 [ 3] 。 现在 , 国内外 对 白腐 菌 所产 生的 重 要木 质 素降 解 酶的 cDNA 进行了克隆和测序 , 研究 LiP 和 MnP 的同 质、 异 质表达 和调控机制。已发现黄孢原毛平革菌有 15 种 LiP 同工 酶 , 且 同源性很高。 现已建 立 LiP 基因 组的物 理图谱 , 发 现 LiP 序 列排列紧密 且高度保守 [ 4- 5] 。实 验发现 , 胞内 次级信 号分子 cAMP 的浓度在进入次级代谢时迅速升 高 , LiP 酶 活性也伴随 上升 [ 6] 。氧是 LiP 产生的 限制因素 , 高 氧环境 引起自 由基积 累对 LiP 合成是必 须的 [ 7] 。 3 个 MnP 同工酶 基因 测序 完成 , MnP 含有 6 个或 7 个内 含子 , 且位置 保守 [ 8- 10] 。MnP 在转录 水平受 Mn2+ , 热休克 及氧 胁迫 调控 [ 11] 。至 今 , 大约 20 种漆 酶基因已完成克隆。 降解木质素的细 菌主 要有 放线菌 , 如 链霉 菌 ( Streptomy ces) 、 节杆菌 ( Arthrobacter ) 、 小 单孢杆 菌 ( Micromonospora ) , 还有 非丝状细菌 , 如不动杆菌属 ( Acinetobacter sp . ) 、 黄杆菌属 ( Fla vobacterium sp . ) 、微 球 菌 属 ( Micrococcus sp . ) 、 假 单 胞 菌属 ( Pseudomonas sp . ) 等属的菌株。其中链霉菌和假 单胞菌属的 降解能力较强 [ 12- 14] 。这些菌株通过 产生的木 质素降 解酶作 用 , 使木质素结构发 生部分 改性 , 增 溶等作 用降 解木 质素为 低分子量的 聚合木质 素片 段。细菌 在初级 阶段 降解 木质素 有利于后续 真菌的有 效降 解。研究 人员对 绿孢 链霉 菌产生
三种重要木质素降解酶研究进展
收稿日期:2003-02-09作者简介:王海磊(1978-),男,硕士;李宗义(1942-),男,教授,河南师范大学生命科学学院,研究方向:环境微生物学。
基金项目:河南省科技攻关项目(001200217)文章编号:1008-9632(2003)05-0009-03三种重要木质素降解酶研究进展王海磊,李宗义(河南师范大学生命科学学院,新乡 453002)摘 要:就三种重要木质素降解酶:LiP 、MnP 和漆酶在自然界的分布,化学组成、结构特征、降解机制、分子生物学等进行综述,并探讨了其作用协同性。
关键词:木质素过氧化物酶;锰过氧化物酶;漆酶;中图分类号:Q936文献标识码:A木质素是造纸工业排放黑液C OD 和色度形成的主要原因,其结构是由甲氧基取代的对-羟基肉桂酸聚合而成的异质多晶三维多聚体,分子间多为稳定的醚键、C-C 键,是目前公认的微生物难降解芳香化合物之一。
自1934年Boruff 和B uswell 首次发现能降解木质素的微生物种群,人们对木质素的生物降解进行了大量研究,1983年和1984年发现了木质素过氧化物酶(LiP)和锰过氧化物酶(MnP),由日本吉田首次在生漆中发现的漆酶(Laccase),也始终引起着人们的关注。
这三种酶被公认为是木质素重要的降解酶。
本文就三种木质素降解酶的最新研究进展进行综述,尝试为造纸废水的生物降解提供一些参考。
1 木质素过氧化物酶(LiP)1 1 分布及种类LiP 是第一个从黄孢原毛平革菌(Phanerochaete chrysospo rium )发现的木质素降解酶,在木质素降解中起关键性作用。
LiP 的产生菌在自然界分布相当广泛,许多腐朽木材的白腐菌、褐腐菌都可以产生LiP,主要产生菌见表1。
表1 Li P 的主要产生菌属名菌种名Trametes T.gibbosa ,T.versicolorPhlebia P.bre vispora ,P.radiata ,P.oc hrace o fulva,P.t reme llosa ,P.adustaCoriolus C.consors , C.hi rsutusOthersBj e rkande ra adusta ,Chrysonilia sito phila,Chrysospo rium pruinosum,Coriolopsis occ identalis,Phe llinus pini,Pol yporus ostrei formis,Phanerochaete chrysos porium ,Strepto myce s viridosporu ,Pleurotus ostreatus ,Junghuhunia se parabalima ,Fomes lignosus1 2 结构及特点LiP 代表一系列含Fe 3+、卟啉环(IX)和血红素附基的同工酶,由不同微生物产生的酶的种类和理化性质各不相同。
木质素降解微生物的研究进展
木质素降解微生物的研究进展孙聪聪;宁维光;苏忠亮【摘要】利用微生物降解木质素生产有价值化学品的方法因优越的经济性和环保性逐渐受到人们重视.综述了木质素降解微生物(包括真菌和细菌)的研究进展,并对微生物降解木质素生产有价值化学品的现状进行了简单介绍.%Due to economic and environmental-friendly,the production of valuable chemicals by microbiological degradation of lignin gradually arouse people′s great attention.In this paper,the research progress on lignin-degrading microorganisms(including fungi and bacteria) is reviewed.Meanwhile the status of valuable chemicals produced by microbiological degradation of lignin is introduced briefly.【期刊名称】《化学与生物工程》【年(卷),期】2017(034)004【总页数】4页(P6-9)【关键词】木质素;微生物;降解;化学品【作者】孙聪聪;宁维光;苏忠亮【作者单位】青岛科技大学化工学院,山东青岛 266000;青岛市农业科技服务中心,山东青岛 266071;青岛科技大学化工学院,山东青岛 266000【正文语种】中文【中图分类】TQ351.377过去15年里全球对能源的需求量增加了50%[1]。
随着化石燃料的日益匮乏，开发可再生能源意义重大。
木质素是由相互关联的苯丙烷基团组成的酚醛杂聚复合物，能够提供部分性能优于传统化学品的氧化物，而且取材丰富(从非实用性植物到农业生产的下脚料)，能够满足生产力和生态标准的要求[2]，是打造生态经济的合适资源。
木质素的结构与生物降解性能
木质素的结构与生物降解性能木质素是一种存在于植物细胞壁中的复杂有机高分子化合物，它在植物界中广泛存在，尤其是在木质植物中的细胞壁中含量较高。
木质素的结构与生物降解性能是研究木质素功能和利用的重要内容。
首先，我们需要了解木质素的结构。
木质素具有多种不同结构的类似物，但最常见的木质素是由三个苯环通过间苯基和间甲基（3,4-二羟基苯基）连接在一起的共轭骨架构成。
这些苯环可以是单体或杂环，而共轭骨架可以使木质素具有很强的稳定性和抗降解性能。
除了共轭骨架，除去的羟基和甲基功能基团也对木质素的结构和性能发挥重要作用。
羟基基团在木质素中可承担自由基抗氧化作用，增加结构稳定性。
而甲基基团则与其他细胞壁聚合物（如纤维素和半纤维素）交互作用，增强细胞壁的机械强度。
然而，木质素的结构也限制了其生物降解性能。
由于共轭骨架和稳定的结构，纯净的木质素难以被微生物降解。
这使得木质素在环保工业和可再生能源领域的利用受到限制。
为了提高木质素的生物降解性能，研究人员通过多种途径进行了改性。
一种方法是使用化学手段改变其结构，如通过氧化、酚醛解聚等方法。
这些方法可以改变木质素的化学键和功能基团，使其更易于微生物降解。
然而，这些方法通常需要使用高温和强酸等条件，且效果不佳。
另一种方法是利用酶类来催化木质素的降解。
许多微生物，包括真菌和细菌，可以分泌特定的木质素酶来降解木质素。
这些酶可以打断木质素的结构，使其更易于微生物利用。
此外，还可以利用基因工程技术来改造微生物，使其能够高效降解木质素，并产生有经济价值的产物，如乙醇和生物柴油。
除了改变木质素本身的结构，还可以通过改变植物的基因来影响木质素的含量和结构。
一些研究发现，通过调控特定基因的表达，可以增加或减少木质素的积累。
此外，改变基因表达还可以调控木质素的组成，进一步提高其降解性能。
总的来说，木质素的结构与生物降解性能密切相关。
其共轭骨架和稳定的结构使得纯净的木质素难以被微生物降解，限制了其在环保工业和可再生能源领域的应用。
木材的生物降解与防腐
生物降解与防腐的平衡点
生物降解：木材的自然 分解过程，受环境因素
影响
防腐处理：防止木材腐 烂、虫蛀等，延长使用
寿命
平衡点：在保证木材 正常使用的同时，尽 量减少对环境的影响
解决方案：选择环保的 防腐剂，合理使用防腐 技术，确保木材的生物
降解与防腐达到平衡
木材的生物降解 与防腐的研究进 展
国内外研究现状
防腐剂的添加方式和浓度也会 影响防腐效果
木材防腐的方法
化学防腐：使用化学药剂处理木材，使其具有防腐性能 物理防腐：通过改变木材的物理结构，提高其防腐性能 生物防腐：利用生物来防治木材的腐朽和虫害 综合防腐：结合多种方法进行木材防腐，提高防腐效果
木材防腐的应用
建筑行业：木材防腐剂用于建筑木材，如地板、门窗、屋顶等，以延长使用寿命和防 止腐烂。
国外研究进展：主要关注木材生物降解和防腐剂的开发和应用
国内研究进展：注重木材生物降解和防腐剂的研发，以及木材保护技术的研究
研究热点：生物降解、防腐剂、木材保护技术 研究挑战：如何提高木材生物降解和防腐性能，降低环境污染
研究热点与难点
生物降解：研究木材生物降解的机理和 影响因素，以开发高效、环保的生物降 解技术。
的侵害。
木材防腐方法：包括涂刷、 浸泡、压力处理等，可以 根据具体情况选择合适的
方法。
木材防腐效果：可以有效 延长木材使用寿命，防止 木材腐烂、变形、变色等。
木材防腐的原理
木材中的水分和营养物质是微 生物生长的必要条件
防腐剂可以杀死或抑制微生物 的生长，防止木材腐烂
防腐剂的种类包括：水溶性防 腐剂、油溶性防腐剂、气溶性 防腐剂等
防腐处理可以降低木材的维护 成本和更换频率
细菌降解木质纤维素的研究进展
细菌降解木质纤维素的研究进展戴芸芸;钟卫鸿【摘要】木质纤维素结构的复杂性导致其生物降解需要多种微生物协同完成。
细菌具有生长快、结构简单、适宜酸碱性条件生长等特点，在降解木质纤维素方面具有潜在应用前景。
介绍了近年来报道的降解木质纤维素的细菌种类，综述了细菌对木质纤维素的降解机理及木质纤维素含量的测定方法。
%The biodegradation of lignocellulose needs the participation of synergism of multi-microorganisms due to its complexed natural structure.Bacteria have potential application prospects in degradation of lignocellu-lose due to their characteristics,such as rapid growth,simple structure,suitable for acid and alkaline conditions. The types of bacteria for degrading lignocellulose in recent years are introduced,and the degradation mechanism and detection methods for content of lignocellulose are summarized.【期刊名称】《化学与生物工程》【年(卷),期】2016(033)006【总页数】6页(P11-16)【关键词】细菌;木质素;纤维素;生物降解【作者】戴芸芸;钟卫鸿【作者单位】浙江工业大学生物工程学院，浙江杭州 310032;浙江工业大学生物工程学院，浙江杭州 310032【正文语种】中文【中图分类】TQ352.78;X172生物质作为一种可再生资源，其开发利用是解决目前人类能源危机的重要途径之一，但是其主要成分天然纤维质原料的结晶性和木质化限制了其可利用性[1]。
生物降解木质素研究新进展
生物降解木质素研究新进展张辉1,戴传超2,朱奇1,杨启银2 (1.聊城大学生命科学学院,山东聊城252059;2.南京师范大学生命科学学院,江苏南京210097)摘要 对降解木质素的微生物种类、木质素降解酶的理化性质、营养调控、分子生物学研究和应用方面的研究进展进行了综述。
关键词 木质素;生物降解;木质素降解酶;分子生物学;应用中图分类号 Q948.12+.3 文献标识码 A 文章编号 0517-6611(2006)09-1780-05R esearch Advances in the Biodegrad ation of LigninZH ANG H ui et al (Sch ool of Life Science,Liaocheng University,Liaocheng,Shand ong252059)Abstract Research advances in the biodegradation of lignin including lignin2degrading m icroorganisms,physical and chem ical characters of enzym es,nu2 trition regulation of producing enzym es,m olecular biological research and application of lignin2degrading enzym es were reviewed in the paper.K ey w ords Lignin;Biodegradation;Lignin2degrading enzym es;M olecular biology;A pplication 木质素是由苯丙烷单元通过醚键和碳碳键连接而成的聚酚类三维网状高分子芳香族化合物,结构复杂,分子量大,是自然界中仅次于纤维素的最为丰富的有机物。
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孙聪 聪 ， 宁 维光 ， 苏忠 亮． 木质 素 降解微 生物 的研 究进展 ［ Ｊ １ ． 化 学 与生物 工程 ， ２ ０ １ ７ ， ３ ４ （ ４ ） ： ６ － ９ ．
木 质 素 降 解 微 生 物 的 研 究ｕ ｃ ｅ ｄ ｂ ｙ ｍｉ ｃ ｒ ｏ ｂ ｉ ｏ ｌ ｏ ｇ ｉ ｃ ａ ｌ ｄ ｅ ｇ ｒ ａ ｄ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ Ｉ ｉ ｇ ｎ ｉ ｎ ｉ ｓ ｉ ｎ ｔ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｅ ｄ ｂ ｒ ｉ ｅ ｆ ｌ ｙ ．
质素降解微生物（ 包括 真 菌 和 细 菌 ） 的 研 究进 展 ， 并 对微 生 物 降 解 木 质 素 生 产 有 价 值 化 学品 的 现 状 进 行 了 简单 介 绍 。 关键词 ： 木质素； 微 生物 ； 降解； 化 学 品
中图分类号 ： ＴＱ３ ５ １ ． ３ ７ ７ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ： １ ６ ７ ２ — ５ ４ ２ ５ （ ２ ０ １ ７ ） ０ ４ — ０ ０ ０ ６ — ０ ４
孙聪聪 ， 宁维 光 ， 苏 忠 亮“
（ １ ． 青 岛科技 大学化 工 学院 ， 山东 青岛 ２ ６ ６ ０ ０ ０ ； ２ ． 青 岛市农业科 技服 务 中心 ， 山东 青岛 ２ ６ ６ ０ ７ １ ）
摘 要： 利 用微 生 物 降 解 木 质 素 生 产 有 价 值 化 学 品 的 方 法 因优 越 的 经 济 性 和 环 保 性 逐 渐 受 到人 们 重视 。 综 述 了木
展， 并 对 微生 物降解 木 质 素 生 产有 价 值 化 学 品的 现状 进行 了介绍 。
随着 化石 燃 料 的 日益 匮 乏 ， 开 发 可 再 生 能 源
意 义重 大 。木质 素是 由相互 关联 的苯 丙烷基 团组成 的 酚 醛杂 聚复 合物 ， 能 够提 供 部 分 性 能优 于传 统 化 学 品 的氧化 物 ， 而且取 材 丰富 （ 从 非 实用性 植物 到农 业生 产 的下脚料 ） ， 能够 满 足 生 产力 和 生 态 标 准 的要 求 ［ ２ ］ ， 是 打 造生 态经 济 的合适 资源 。
Ｒｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ Ｐｒ ｏ ｇ ｒ ｅ ｓ ｓ ｏ ｎ Ｌｉ ｇ ｎ ｉ ｎ Ｄｅ ｇ ｒ ａ ｄ ｉ ｎｇ Ｍ ｉ ｃ ｒ ｏ ｏ ｒ ｇ ａ ｎ ｉ ｓ ｍｓ
Ｓ Ｕ Ｎ Ｃｏ ｎ ｇ ‘ ｃ ｏ ｎ ｇ ， ＮＩ ＮＧ Ｗｅ ｉ 。 ｇ ｕ ａ ｎｇ ， Ｓ Ｕ Ｚｈｏ ｎｇ — ｌ ｉ ａ ｎｇ
Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ： ｌ ｉ ｇｎ ｉ ｎ； ｍｉ ｃ ｒ ｏ ｏ ｒ ｇａ ｎ ｉ ｓ ｍ； ｄｅ ｇｒ ａ ｄ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ； ｃ ｈｅ ｍｉ ｃ ａ ｌ
过去 １ ５ 年 里 全 球 对 能 源 的 需 求 量 增 加 了
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素 的微生 物 。一些 细菌 （ 如变 形菌 、 放线 菌 、 厚壁 菌 、 少 量蓝 藻菌 、 拟杆 菌及 螺旋 菌等 ） 也 具有 降解 木质 素 的 能力 。作 者 在 此 综 述 了木 质 素 降 解 微 生 物 的研 究 进