甘露聚糖對(duì)纖維素酶水解的抑制及其緩解方法研究
【學(xué)位單位】:西北農(nóng)林科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】:博士
【學(xué)位年份】:2019
【中圖分類】:TQ353
【部分圖文】:
為增加纖維素酶對(duì)纖維素底物的可及度,提高木質(zhì)纖維原料糖轉(zhuǎn)化效率,在對(duì)原料進(jìn)行酶解之前需要用化學(xué)、物理或者生物等方法對(duì)其預(yù)處理 (Putro et al. and Huang 2014)。盡管預(yù)處理過(guò)程成本較高(平均成本為 20 美元/噸生物質(zhì)),理在提高木質(zhì)纖維原料后續(xù)酶水解效率、減少纖維素酶所需劑量從而降低纖成本中有極為重要的作用(Mosier et al. 2005b)。預(yù)處理提高木質(zhì)纖維原料水解用主要?dú)w結(jié)于以下幾個(gè)方面:(1)移除半纖維素;(2)移除和再分配木質(zhì)素;(纖維素的聚合度和結(jié)晶度;(4)增加原料的孔隙度 (Chandra et al. 2007; Mansfi1999; Pan et al. 2005)。圖 1-1 為預(yù)處理對(duì)木質(zhì)纖維原料結(jié)構(gòu)影響的示意圖。經(jīng)發(fā)展,目前針對(duì)不同的原料已開(kāi)發(fā)出了一系列不同的預(yù)處理方法,目前常見(jiàn)方法大致可分為物理法(例如球磨、碾磨、輻射)、化學(xué)法(例如堿、稀酸、有機(jī)溶劑等)、物理化學(xué)法(例如蒸汽預(yù)處理、水解預(yù)處理)和生物法,以及的結(jié)合 (Alvira et al. 2010; Sun et al. 2016)。不同預(yù)處理方法的優(yōu)缺點(diǎn)如表1-3所可知,常用的預(yù)處理方法均有其獨(dú)特的一面,同時(shí)均存在一定的缺陷,因而有可以適用于所有底物的,高效的預(yù)處理技術(shù)。故在選擇預(yù)處理技術(shù)時(shí)要充物組分和類型 (Mussatto and Dragone 2016)。
1.3.2.1 纖維素酶系統(tǒng)纖維素酶是水解木質(zhì)纖維原料的主要酶系。纖維素酶系統(tǒng)是由內(nèi)切葡聚糖酶(EC3.2.1.4)、外切葡聚糖酶(EC 3.2.1.91)和 β-葡萄糖苷酶(EC 3.2.1.21)組成 (Taha et al.2016; Watanabe et al. 2010)。如圖 1-2 所示,內(nèi)切葡聚糖酶隨機(jī)切割無(wú)定形區(qū)纖維素主鏈的 β-1,4 糖苷鍵,生成不同聚合度的、帶有非還原性末端或者還原性末端的寡糖,外切葡聚糖酶 Cel7A 作用于纖維素的還原性末端,Cel6A 作用于纖維素的非還原性末端將其水解為纖維二糖,然后 β-葡萄糖苷酶將纖維二糖進(jìn)一步水解為葡萄糖 (Benoitet al. 2015; van den Brink and de Vries 2011)。單一組分的纖維素酶不能有效的水解纖維素,纖維素的高效水解需要這三種組分的協(xié)同作用 (Henrissat et al. 1985; Nidetzky et al.1994; Zhang and Lynd 2004)。在常見(jiàn)的里氏木霉屬纖維素酶系統(tǒng)中,外切葡聚糖酶Cel7A 的比重高達(dá) 60%左右,外切葡聚糖酶 Cel6A 的比重約為 15%,內(nèi)切葡聚糖酶的比重相對(duì)較低,約 10%左右 (McFarland et al. 2007b)。
第一章 文獻(xiàn)綜述1.3.2.2 半纖維素酶系統(tǒng)和纖維素相比,半纖維素的結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜,因而水解半纖維素所需要的酶系也更加復(fù)雜。水解木聚糖所需的酶包括內(nèi)切 β-1,4-內(nèi)切木聚糖酶(EC 3.2.1.8)、α-L-阿拉伯糖苷酶(EC 3.2.1.55)、乙;揪厶酋ッ福‥C 3.1.1.72)、α-D-葡糖醛酸酶(EC 3.2.1.139)、阿魏酸酯酶(EC 3.1.1.73)以及 β-木糖苷酶(EC 3.2.1.37)等 (Taha et al. 2016)。如圖 1-3 所示,內(nèi)切木聚糖酶切割木聚糖主鏈為寡糖,然后由 β-木糖苷酶將其水解為木糖。α-L-阿拉伯糖苷酶和 α-D-葡糖醛酸酶移除相應(yīng)的阿拉伯糖取代基和 4-O-甲基葡萄糖醛酸取代基 (Iveti et al. 2017; Kumar and Murthy 2013; Saha 2003; Van Dyk andPletschke 2012)。乙酰酯酶作用于乙酰取代基,阿魏酸酯酶則水解阿拉伯糖取代基和阿魏酸之間的酯鍵,從而使得木聚糖和木質(zhì)素分離 (Mosier et al. 2005b)。
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本文編號(hào):2858068
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