资源描述：
《木质素生物降解研究进展大学学报.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、2000年12月河南农业大学学报Dec.2000第34卷第4期JournalofHenanAgriculturalUniversityVol.34No.4文章编号:1000-2340(2000)04-0349-06木质素生物降解研究进展吴坤,张世敏,朱显峰(河南农业大学生物工程学院,河南郑州450002)摘要:评述了木质生物降解的最新研究进展,主要包括木质素的生物降解机制、降解木质素的微生物种类及其产生的相关酶类、微生物的代谢调控和分子生物学.此外,对木质素降解生物的实际应用和应用前景也进行了评论.关键词:木质素;生物降解;秸杆;白腐真菌;环境保护中图分类号:Q591.4文献标识码:ARece
2、ntresearchadvancesontheligninbiodegradation122WUKun,ZHANGShi-min,ZHUXian-feng(CollegeofBiologicalEngineering,HenanAgriculturalUniversity,Zhengzhou450002,China)Abstract:Areviewisgivenofthemostrecentresearchadvancesontheligninbiodegrading,includingthemechanismofthelignin-biodegrading,ligninolyticorgan
3、ismsandtheEnzymestheysecrete,regulationandcontrolofthemicrobemetabolismandmolecularbiology.Finallythepracticalutilizationandtheprospectsoflignin-biodegradingaredis-cussed.Keywords:lignin;biodegradation;straw;white-rotfungi;environmentalprotection绿色植物占地球陆地生物量的95%,其化学物质组成主要是木质素、纤维素和半纤维素,它们占植物[1]干重的比率分
4、别为15%～20%,45%和20%.农作物秸杆是这类生物质资源的重要组成部分,全世界年产量为20多亿吨,而我国为5亿多吨.但是,要充分、有效地利用这类资源却相当困难,这是由于秸秆产量随季节变化,且量大、低值、体积大、不便运输,大多数动物都不能消化其木质纤维素,自然降解过程又极其缓慢,导致大部分秸秆以堆积、荒烧等形式直接倾入环境,造成极大的环境污染和浪费.存在于秸秆中的非水溶性木质纤维素很难被酸和酶水解,主要是因纤维素的结晶度、聚合度以及环绕着纤维素与半纤维素缔合的木质素鞘所致.木质素与半纤维素以共价键形式结合,将纤维素分子包埋在其中,形成一种天然屏障,使酶不易与纤维素分子接触,而木质素的非水溶
5、性、化学结构的复杂性,导致了秸秆的难降解性.所以,要彻底降解纤维素,必须首先解决木质素的降解问题.因此,秸秆利用的研究从过去的降解纤维素的研究转向了木质的降解研究,作者对此进行了综述.1木质素的结构特点木质素是由苯丙烷单元(○—Cα—Cβ—Cγ)通过醚键和碳碳键联接的复杂的无定形高聚物,难以被酸水解,是天然高聚物中最难搞清楚的一个领域.其原因有两个方面,一是木质素的结构单元之间除醚[2]键联接外还有C-C键;另一方面是不可能把整个木质素分子以其完整状态分离出来.典型木质素是由松柏醇(Coniferylalcohol),芥子醇(Sinapylalcohol)和对—香豆醇(p-Coumarylal
6、cohol)这3种不同的醇作为先体结构物质组成基本的结构单元,这些木质素结构单元常常以它们的糖苷形式贮存在细胞中,一旦需要合成木质素,它们便从这些糖苷中释放出来.这些木质素结构单元之间主要是通过醚收稿日期:2000-06-14基金项目:国家科委生物工程中心“九五”攻关项目(96-C01-02-01)作者简介:吴坤(1963-),男,河南平舆人,河南农业大学副教授,在读博士,从事食品加工方面的研究.350河南农业大学学报第34卷键和碳碳键的方式联接.醚键包括酚醚键、烷醚键和二芳醚键.在酚醚键中愈创木基-甘油-β-芳基醚键(β-0-4)数量最多,占酚醚键的1/2左右,其次是愈创木基-甘油-α-芳基
7、醚键(α-0-4).而木质素的C-C键的连接类型主要有β-5,β-β,β-1,β-2和5-5等形式(图1).2木质素降解微生物的种类在自然界中,能降解木质素并产生相应酶类的生物只占少数.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,其中真菌起着主要作用.降解木质素的真菌根据腐朽类型分为:白腐菌———使木材呈白色腐朽的真菌;褐腐菌———使木材呈褐色腐朽的真菌和软腐菌.前两者属担子菌纲,
