假木质素及其对纤维素酶的抑制效应研究进展

第48卷第15期2020年8月广㊀州㊀化㊀工
Guangzhou Chemical Industry
中国青年志愿者标志Vol.48No.15Aug.2020
木质素及其对纤维素酶的抑制效应研究进展
祝元晨,李琼梅,杨海艳
小额贷款公司改制设立村镇银行暂行规定(西南林业大学,西南山地森林资源保育与利用教育部重点实验室,云南㊀昆明㊀650224)
摘㊀要:预处理是提高木质纤维生物转化效率的关键技术之一,但目前有效的预处理技术常导致碳水化合物降解,并生成
对纤维素酶有抑制作用的物质㊂其中,假木质素是由碳水化合物降解产物进一步缩合而形成的具有三维立体㊁结构类似于木质素的物质㊂在纤维素的酶水解过程中,假木质素可对纤维素酶蛋白造成立体阻碍㊁静电吸附等作用,并降低纤维素的最终酶水解效率㊂深入研究假木质素结构特征及其对纤维素酶的抑制作用能够为提高纤维素基乙醇产率提供理论参考㊂
老河口实验小学
关键词:假木质素;纤维素酶;结构特征;抑制㊀
中图分类号:TQ353;㊀㊀㊀㊀
㊀文献标志码:A㊀㊀㊀㊀
文章编号:1001-9677(2020)15-0025-03
㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀
基金项目:西南林业大学教育部重点实验室开放基金(KLESWFU -201807);云南省教育厅(2020J0398)㊂第一作者:祝元晨(1998-),硕士研究生㊂
通讯作者:杨海艳(1986-),讲师,硕士生导师,研究方向:植物资源化利用㊂
Research Progress on Pseudo -lignin and Its Inhibition陕西大秦腔
Effect on Cellulosic Enzyme ∗
ZHU Yuan -chen ,LI Qiong -mei ,YANG Hai -yan
(Key Laboratory for Forest Resources Conservation and Utilization in the Southwest Mountains of China,
Ministry of Education,Southwest Forestry University,Yunnan Kunming 650224,China)
Abstract :Pretreatment is a key progress for improving bioconversion of lignocellulosic materials.However,carbohydrates can be degraded to inhibitors under acidic condition.The degradation products may further condense to form some compounds with three dimensional structure,namely,pseudo -lignin,which have the similar chemical structure to lignin.Pseudo -lignin may hinder the contact of cellulosic enzyme and substrate stereoscopically,as well as electrostatically adsorb the enzyme,inhibiting the finally conversion of cellulose.Understanding the structural feathers and inhibitor effect of pseudo -lignin is favor of improving the yield of cellulosic ethanol.
Key words :pseudo -lignin;cellulose;structure;inhibition水头损失
在化石资源缺短㊁能源消耗巨大㊁环境问题突出的时代背景下,可再生的木质纤维生物质是生产液体燃料㊁化学品和材料的优良原料㊂生物资源成为世界各国高度重视的国家战略资源,其中生物质能的开发利用受到高度重视㊂生物质能是指将生物质资源转化生成的液态㊁固态和气态的能源产品,主要
包括燃料乙醇㊁生物柴油㊁成型颗粒固体燃料㊁生物天然气㊁生物质气化和生物产氢㊂其中,燃料乙醇是生产技术最成熟㊁应用规模最大和商业化程度最高的生物燃料,它已成为替代石油㊁减少温室气体排放和促进农村经济的新的经济增长点,世界各国先后制定了燃料乙醇的发展规划㊂众所周知,一代燃料乙醇主要来自于淀粉类原料,其开发利用可能引发粮食危机㊂因此,来源于木质纤维的二代燃料乙醇成为的研究的焦点㊂在我国,每年农区秸杆和果树修枝产生的木质纤维生物质约5亿吨,林区可收集利用的枝桠材约3~5亿吨,有效地将农林剩余物转化成为生物质能源在维护国家能源安全方面具有重要意义[1]㊂
1㊀木质纤维及其预处理技术
1.1㊀木质纤维
木质纤维素类原料是生产燃料乙醇最主要的潜在原料,木质纤维素类原料主要包括纤维素㊁半纤维素和木质素三种成份㊂在植物细胞壁中,这三种物质紧密结合在一起,为植物提供了优良的物理性能,并抵抗着外界环境的侵袭㊂其中,纤维素是细胞壁中最主要的组成部分,由D -吡喃葡萄糖基以β-1,
4-糖苷键相连而形成㊂在纤维素分子上每个葡萄糖单元含有3个游离羟基,这些羟基能与相邻葡萄糖基的羟基形成氢键,cssci
强大的氢键网络使纤维素具有不同的形态结构㊁刚性和溶解性㊂纤维素高度规则的结构使其难以被酶或化学试剂水解,因此纤维素的利用需要经过有效的预处理技术破坏其规则的结构㊁提高其可及度㊂半纤维素是自然界中含量仅次于纤维素的天然高分子聚合物,大量存在于植物细胞壁中,它不是一种均一聚糖,而是一复合聚糖的总称㊂在细胞壁结构中,半纤维素嵌入纤维素的微纤丝之间,将纤维素微纤丝紧密联接在一起为细胞壁的阵列提供机械强度㊂原子力显微镜(AFM)观测小麦

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