白腐菌在生物制浆中的应用及发展前景
白腐菌预处理芦苇制浆的研究
白腐 菌预处理 芦苇制 浆的研 究
艾尼 瓦尔 付 时 雨 詹 怀 宇
（ ． 国科 学 院广 州化 学研 究所 纤 维素 化 学开 放 实验 室 ， 州 ， １ ６ ０ １中 广 ５０５ ； ２ 华南 理 工 大学 制浆 造 纸工 程 国家 重点 实 验室 ， 州 ， １ ６ ０ ． 广 ５０ ４ ）
摘 要 ：白腐 菌 Ｃ ａｈ ｓ ｔ ｃｒｕ ， ａ ｕ ｎｈ ｔｓ ３ —５ Ｐｌ ｒｔｓ ｌ ｉａ发 酵 预 处 理 芦 苇 ， 后 制 备 化 学 浆 。 ｙ ｔｕ ｅ ｏｅｓ Ｐ ｎ ｓ ｏｃａｕ ｓｒ ｃ Ｇ０ ３ ａ， ｅ ｏｕ ｏ ｄ ｕ ｆｒ 然 研 究 结 果 表 明 ： 过 Ｐ ｎ ｓ ｏｃａｕ ３ —５ 经 ａ ｕ ｎｈ ｔｓＧ０ ３ ａ和 Ｐｅ ｒｔｓ ｏｉａ固 体 发 酵 预 处 理 后 制 备 的烧 碱 一蒽 醌 浆 白 度 和 ｃ ｌ ｏｕ ｆ ｒ ｕ ｌ ｄ 粘 度 均 有 所 提 高 ， ｐａ值 下 降 ， 用 Ｃ ａｈ ｓ ｔ ｃｒｕ 处 理 后 的 芦 苇所 制 烧 碱 一蒽 醌 浆 的 白度 和 粘 度 要 低 于 未 经 Ｋａｐ 而 ｙ ｔｕ ｅ ｏｅ ｓ ｓｒ 发 酵 处 理 的 对 比浆 的 白 度 和 粘 度 ， Ｋａｐ 值 高 于 对 比浆 ； 中 Ｐｅ ｒｔｓ ｌ ｉａ预 处 理 的 效 果 最 好 。 而 ｐａ 其 ｌ ｏｕ ｆｏ ｄ ｕ ｒ
１ ３ １ 备 种 ． ．
将 菌种 转 接 到液 体培 养 基上 于适 宜 温 度下 浅层 培养 ， 菌 丝 体刚 长满 时取 出捣 碎 ， 成 悬 液 ， 接 待 制 并 种 到深 层 培养 基 中 ， 适 宜 温 度下 震 荡 培 养 。待 菌 在 丝球 占培 养 总体 积 的 １ ３ ／ ／ ～１ ２时 （ 置 ３ ｓ 静 ０ 观察 ） ，
生物技术在制浆造纸工业的应用与研究进展
生物技术在制浆造纸工业的应用与研究进展摘要：近年来随着生物技术研究的进步，其在造纸工业中的应用变得越来越广泛，尤其是在原料日益短缺、能源供应紧张、环境污染严重的今天，生物技术逐渐显示出在制浆造纸方面应用的优越性，成为推动造纸工业实现可持续发展的动力之一。
生物技术在制浆造纸工业中的应用涉及到制浆、造纸、漂白、脱墨、废水处理等很多方面，本文就生物技术在制浆造纸领域中的应用及研究进展做一综述。
关键词：生物技术；生物制聚；生物漂白引言随着工业生产的不断发展，不可再生资源逐渐面临枯竭，人类对大自然的无节制索取，导致生态环境遭到严重破坏，一系列环境问题由此产生。
制浆造纸工业同样面临这些问题，阻碍了其可持续发展，所以必须对制浆造纸技术进行合理性改革。
生物技术的使用，可以使传统的制浆造纸企业减少能源消耗、降低废水排放，主要应用方式有造纸原料生物处理、生物制浆、生物漂白、生物酶废纸脱墨、制浆造纸废水生物处理等。
1生物造纸原料近年发现一些细菌能产生纤维素，为了把这种微生物来源的纤维素与植物纤维素区别，把这种纤维素称为“微生物纤维素”或“细菌纤维素”。
与植物来源的纤维素相比，细菌纤维素最突出的优点：一是纤维素极纯而不含半纤维素、木素和其他细胞壁成分，提纯过程简单；二是具有优越的物理性能和机械性能；三是由于其内部有很多“孔道”，又有良好的透水、透气性能。
具有很强的亲水性。
四是细菌纤维素的弹性模数为一般纤维的数倍至10倍以上，抗拉强度高。
用细菌纤维素作为造纸原料，因其极高的纤维素纯度，免去了一般植物纤维脱木素的制浆过程。
细菌纤维素添加到纸浆中，可提高强度和耐用性，并解决了废纸回收再利用后纸纤维强度下降的问题。
造纸原料问题是全世界造纸产业面临的共同难题，利用微生物开发造纸新材料在我国还是空白，将其广泛应用于造纸工业将会是非常有意义的工作。
2生物制浆生物法制浆就是利用微生物及其产生的酶来降解木素，脱除制浆原料中的木素并对纸浆进行漂白，它包括生物化学制浆和生物机械制浆。
【白腐菌】白腐菌液体深层培养条件的研究
磷酸-葡萄糖经E MP 途径代谢为L -缬氨酸合成所需的前体丙酮酸。
在还原力足够的情况下,6-磷酸-葡萄糖流入E MP 途径的流量越大越有利于L -缬氨酸的合成。
由图4a 和4b 可以看出,6-磷酸-葡萄糖进入H MP 途径和E MP 途径的流量分配由出发菌株的H MP:E MP =83:17=4.88:1变为突变株AA T V341的75.7:24.3=3.12:1,E MP 途径的流量由17.0增加到24.3,使更多的6-磷酸-葡萄糖流入了E MP 途径,代谢为丙酮酸,有利于L -缬氨酸的合成。
图4 G 6P 节点处的流量分配Fig.4Flux distribution around the G 6P n ode in AS1.495and AA TV341图5 PY R 节点处的流量分配Fig.5 Flux distribution around the PY R n ode in AS 1.495and AA TV341图6 L -缬氨酸育种相关的途径及调节Fig.6 Path ways and regulation related to breeding for L -valine biosynthesis2131212 PY R 节点丙酮酸除了流入T C A 循环和流向L -缬氨酸的合成,还参与丙氨酸、异亮氨酸、乳酸和乙酸等杂酸的合成,因此,丙酮酸节点的流量分配较为复杂。
为了便于比较,把E MP 途径中由1,3-2P -G A 到PY R 途径上的流量转化为100,比较这个节点处的流量分配情况(见图5)。
出发菌株AS1.495是Leu -突变株,不能正常合成亮氨酸,由丙酮酸经α-酮基异戊酸流向L -缬氨酸合成途径的流量为15.8。
突变株AA T V341由于叠加了L -AAH ss 、2-T A r 、Vd -三个遗传标记,丙酮酸节点处的流量分配发生了重大变化,丙酮酸流入T C A 循环的流量由32.6降为9.80,流入杂酸的流量由51.6降为13.5,而流入L -缬氨酸合成途径的流量由15.8增为76.7,大大增加了。
白腐菌预处理在生物质材料中的应用
China Forest Products Industry林产工业，2021，58（03）：16-20白腐菌预处理在生物质材料中的应用∗曹家铭1 张 健2 时君友1 庞久寅1 林 琳1 （1. 北华大学吉林省木质材料科学与工程重点实验室，吉林省吉林市 132013； 2. 北华大学理学院，吉林省吉林市 132013）摘 要：白腐菌经长期的生物进化，形成了一套独特的生理生化机制和强大的降解代谢能力,在木质和非木质材料预处理中都有广泛的应用。
介绍了白腐菌特点及其降解木质素机理，对近年来国内外白腐菌预处理在生物质材料改性中的应用进行综述，重点论述了白腐菌预处理在改善渗透性、提高产氢量、生物制浆、糖化和醇解、堆肥以及饲料预发酵等方面的研究进展，并提出未来白腐菌在生物质材料领域应用的研发重点，为生物质材料的合理利用提供参考。
关键词：生物质； 白腐菌； 预处理； 降解； 木质素中图分类号：TS65文献标识码：A文章编号：1001-5299 （2021） 03-0016-05DOI:10.19531/j.issn1001-5299.202103004Application of White-rot Fungus Pretreatment for Biomass MaterialsCAO Jia-ming1ZHANG Jian2SHI Jun-you1PANG Jiu-yin1LIN Lin1(1.Key Laboratory of Wooden Materials Science and Engineering, Beihua University, Jilin 132013, Jilin, P.R.China;2.College of Science, Beihua University, Jilin 132013, Jilin, P.R.China)Abstract: In the long-term process of biological evolution, white-rot fungus has formed a set of unique physiological and biochemical mechanisms, as well as a strong ability to degrade and metabolize. White-rot fungus have been widely used in the pretreatment of wood and non-wood materials. This article focused on the characteristics of white-rot fungus and the mechanism of degradation of lignin, the application of white-rot fungus pretreatment in the modification of biomass materials in recent years was reviewed. The application of white-rot fungus pretreatment in improving permeability, increasing hydrogen production, biological pulping, saccharification and alcoholysis, composting and prefermentation of feed were emphatically analyzed. The future research and development focus of white-rot fungus in the field of biomass materials were put forward, as well as providing references for the rational utilization of biomass.Key words: Biomass; White-rot fungus; Pretreatment; Degradation; Lignin随着能源危机及环境污染问题日益严重，寻找可替代能源迫在眉睫[1]。
对污染物有独特降解作用的白腐真菌
对污染物有独特降解作用的白腐真菌对污染物有独特降解作用的白腐真菌摘要简述了白腐真菌对木质素的特殊降解过程，进而讨论了该真菌在降解污染物及造纸制浆方面可能的潜在用途。
关键词白腐真菌污染物降解白腐真菌是一类腐生的真菌，从腐烂的树木或木材上可以分离得到它们。
由于它们对有机物有独特的降解能力，近年来越来越多的生物学家、生物化学家对它发生兴趣，进行了较多的研究。
1．白腐真菌的生物学特征白腐真菌在分类学上属于担子菌纲（Ba-siidiomycetes）。
例如降解能力很强的一种白腐真菌Phanerochaete chrysosporium Burdsall，中文名为黄孢原毛平革菌，它属于非褶菌目、伏革科、显革菌属。
菌丝体为多核，一孢内随机分布多达15个细胞核，菌丝一般无隔膜，也无锁状联合。
分生孢子为异核体，担孢子是同核体。
交配系统有同宗配合和异宗配合两种形式。
在自然界中常可看到白腐真菌由于降解木质素而穿入树木木质的情况。
它们侵入木质细胞腔内，释放降解木质素和其它木质组分（纤维素、半纤维素、果胶质）的酶，导致木质腐烂成白色海绵状团块。
2．白腐真菌对木质素降解的意义木质素是一种杂聚物，具有复杂不规则的三维网状结构。
它的结构基本单元是类苯基丙烷，靠多种不同的碳-碳键和醚键连接而形成一种很稳定的大分子物质，它是不水解的，不溶性的。
在植物木质化组织的细胞壁中含有大量的木质素。
例如，木材中含木质素20％～30％，禾秆中含木质素15％～25％。
木质素与植物体内纤维素结合很紧密，对细胞壁有保护作用，并使植物的机械强度提高。
目前木质素尚没太大的直接利用价值。
但这些含碳化合物在自然界中是丰富的可再生能源，白腐真菌以及某些细菌可将木质素彻底降解，使有机碳变成无机碳重回大自然。
因而白腐真菌对自然界的碳素循环具有重要意义。
3．白腐真菌降解木质素的过程一般微生物不能降解木质素是因为：（1）木质素结构复杂，因而降解它的反应必然是多种反应；（2）木质素中的碳-碳键、醚键不能被生物酶水解，只可能是另一种特殊方式使之降解；（3）木质素不溶于水，降解只能在细胞外发生。
白腐菌液体培养产生木质纤维素降解酶的研究_谢君
文章编号:0490-6756(2000)0z -0161-06白腐菌液体培养产生木质纤维素降解酶的研究谢君1,任路1,李维1,孙迅2,张义正1,*(1.四川大学生命科学学院分子生物学实验室,成都610064;2.山东荷泽师范学院生物系,山东荷泽274015)摘要:选用45枚白腐真菌,首先根据RB 亮蓝变色反应,初筛出6枚菌株.采用正交实验确定了这6枚菌株的最佳液体产酶培养基,讨论了它们产木质素降解酶的行为.根据其产酶的特性,从中筛出2枚在液体培养基中产酶能力最强且产酶较快的菌株.结果表明,侧耳sp2和粗毛栓菌在液体培养中具有很强的产酶能力且产酶较快,且首先降解木质素,是生物制浆中原料预处理的优良菌株,具有一定的应用前景.关键词:白腐真菌;菌株筛选;液体培养;产酶能力;木质纤维素降解中图分类号:Q345.23 文献标识码:A 木质素是植物的主要成分之一,它是植物细胞胞间层和初生壁的主要填充物,其产量是仅次于纤维素的最为丰富的有机物,通常在木质细胞中占15%～30%.从化学结构看,针叶树的木质素主要由松柏醇的脱氢聚合物构成愈创木基木质素;阔叶树的木质素由松柏醇和芥子醇的脱氢聚合物构成愈创木基-紫丁香基木质素;而草本植物则是由松柏醇、芥子醇和对香豆醇的脱氢聚合物和对香豆酸组成[1～4].因而使木质素成为结构复杂、稳定、多样的生物大分子物质,一般难于被微生物降解.植物的生物质,主要是由木质素、纤维素和半纤维素相互镶嵌结合而成.木质素以衬质包囊着纤维素和半纤维素,且木质素沉积或填充于纤维素构成的微晶纤维中,这些都阻碍了纤维素的生物降解和利用.因而使得利用微生物降解木质素,以有效地转化地球上最大碳源纤维素和半纤维素受到极大的限制,故木质素的降解成为地球生物圈中碳素循环的障碍[5].自然界参与降解木质素的微生物种类有真菌、放线菌和细菌,而真菌是最重要的一类.现已发现可降解木质素的真菌有苍烟管菌(Bjerkandera )、鬼伞菌(Coprinus )、灵芝菌(Ganoder -ma )、香菇(Lentinula )、蜜孔菌(Pycnoporus )、平革菌(Phanerochaete )、侧耳菌(Pleurotus )、多孔菌(Polyporus )、射脉菌(Phlebia )等.根据真菌降解木质素时木材的变化,将其分为白腐真菌(white -rot fungi )、褐腐真菌(brow n -rot fungi )和软腐真菌(soft -rot fungi ),其中大型担子真菌———白腐菌是目前已知的自然界中对木质素具有最强降解能力的一类真菌,它们也是已知唯一的在纯培养条件下能够将木质素最终矿化的微生物.虽然褐腐菌、软腐菌、放线菌和细菌也能在木质素的降解过程中发挥一定作用,但一般认为它们仅起二次性的作用[6].因此,白腐菌已成为研究木质素降解的首选微生物.它们通过分泌漆酶(laccase ,Lacs )、木质素过氧化物酶(Lig ninperoxidase ,LiPs )、锰过氧化物酶(M anganese -dependentperoxidase ,MnPs )、纤维素酶收稿日期:2000-07-20*通讯作者2000年10月第37卷增刊 四川大学学报(自然科学版)Journal of Sichuan University (N atural Science Edition ) Oct .2000Vol .37Sup162四川大学学报(自然科学版) 第37卷(Cellulase,Cels)和半纤维素酶(Hemicellulase,Hcels)等降解植物的生物质.由于白腐菌在造纸工业中的生物制浆和纸浆生物漂白[7,8]、环境保护[9,10]等方面有着巨大的应用前景,因此愈来愈受到关注.国际上近年来就如何提高白腐菌木质素降解酶的产量进行了大量工作,而高产菌株的筛选亦是最重要的内容之一[11].本研究选取45株白腐真菌菌株,其中大多数都是能在植物秸秆或废弃物上栽培的蘑菇菌种,它们都有较高的降解木质纤维素的能力,以期从中选择出一些在不同条件下能大量产生某种具有特色的木质纤维素降解酶菌株.首先用加有染料Remazol blue亮蓝(RB)的平板进行初筛,然后对初筛菌株在不同液体培养基中产酶能力进行研究,由此选择一些有特色的木质纤维素降解酶高产菌株.1 材料与方法1.1 菌株实验中使用的菌株有侧耳菌(Pleurotus)39株,购自四川省农业科学研究院土壤肥料研究所;粗毛栓菌(Trametes gallic),裂褶菌(Schizophy llum comm une AM06)和黄孢原毛平革菌(Phanerochaete chrysosporium1767).1.2 主要仪器及试剂UV-265可见紫外分光光度计(日本Shimadzu公司);RB亮蓝、2.2'-连氮-二(3-乙基苯并噻唑-6-磺酸(ABTS)、藜芦醇购自美国Sigma公司,其它试剂均为分析纯试剂.1.3 培养基PDA培养基和Kirk低氮培养基按文[12]配制.为了能较快地考察出多个真菌菌株在不同浓度的氮源、碳源、无机元素和VB1条件下的产酶情况,特按附表的设计方案进行正交实验.附表 培养基组成的正交设计方案培养基酒石酸铵(mL)葡萄糖(mL)大量元素(m L)微量元素(mL)V B1(mL)LM112.5551LM217.515153LM3102.515153LM4107.55511.4 菌株的培养1.4.1 菌种的培养与保存 将菌种接种于PDA平板上,28℃下培养.置于4℃冰箱中短期保存;在斜面上加已灭菌的矿物油,于4℃下长期保存.1.4.2 初筛实验[13] 从PDA平板上取出0.8cm2的菌塞接种于含有625μg/mL Romazol亮蓝的Kirk培养基中,28℃培养,观察颜色变化.1.4.3 液体静止培养实验 将同一菌株,分别接种于LM1,LM2,LM3和LM44种的培养基中,50mL培养基接种1×0.8cm2的菌丝塞,3个平行样,置于28℃静止培养.每2d取样测定Lac,Lip,MnP,Cel和H c el酶活一次,实验持续24d.1.5 酶活测定方法漆酶活性的测定采用ABTS法[14];木质素过氧化物酶活性的测定采用藜芦醇法[15];锰过氧化物酶活性的测定见文[16];纤维素酶活性测定[17],以RB 亮蓝染色的微晶纤维素[18]为底物进行测定;半纤维素酶活测定则以木聚糖为底物进行测定[19].2 结果2.1 初筛实验由于许多可降解木质素的白腐菌能使培养基中的RB 亮蓝逐步转变成橙黄色,因而将45株供试的真菌,接种于RB 亮蓝平板上,观察它们对RB 亮蓝的褪色时间,从中选出褪色能力较强且褪色反应较快的10株菌.然后将此10株菌进行液体培养,测定其胞外酶Lac ,Lip ,MnP 活性.由此选出产酶能力较强的侧耳sp1,侧耳sp2,侧耳sp3,侧耳sp4,侧耳sp5和粗毛栓菌等6株菌进一步进行液体培养实验.2.2 在不同液体培养基中的产酶能力因为要测定6株菌在不同培养时间产生4种酶的活性,工作量很大,因而选择了3因子2水平的液体培养正交实验方案.实际上附表中的LM1是低氮低碳低无机盐培养基,LM 2是低氮高碳高无机盐培养基,LM3是高氮低碳高无机盐培养基,LM4是高氮高碳低无机盐培养基.现将6枚菌株在4种培养基中所产生的4种酶的最高酶活的先后时间顺序见附图.侧耳sp1,Lac 在LM 2中16d 达169.5U /L ,22d 达244.3U /L ;Lip 在LM 2中6d 达1.792U /L ;MnP 在LM 4中16d 达38.46U /L ;Hcel 在LM4中12d 达577.3U /L .侧耳sp2,Lac 在LM2中12d 达243.2U /L ;Lip 在LM 2中12d 达2.330U /L ;MnP 在LM 2中6d 达127.9U /L ;H cel 在LM 2中12d 达588.4U /L ,18d 达677.2U /L .侧耳sp3,Lip 在LM 2中,8d 达1.97U /L ;M np 在LM1中,10d 达7.69U /L ;Lac 在LM 4中,14d 达368U /L ;Hcel 在LM2中,14d 达677U /L .首先Lip 在8d 达峰值,然后MnP 在10d 达峰值,最后Lac 和Hcel 都在14d 达峰值.侧耳sp4,Lip 在LM 2中,10d 达1.43U /L ;Hcel 在LM 4中,14d 达666U /L ;MnP 在LM 3中,18d 达4.81U /L ;Lac 在LM2中,20d 达299U /L .首先Lip 在10d 达峰值,然后按Hcel 、M nP 和Lac 的先后顺序达到峰值.侧耳sp5,M nP 在LM 1中,6d 达16.4U /L ;Lac 在sLM 4中,10d 达274U /L ;Lip 在LM 1中,14d 达5.98U /L ;Hcel 在LM 2中,14d 达799U /L .首先MnP 在6d 达峰值,然后Lac 在10d 达峰值,最后Lip 和Hcel 都是在14d 达峰值.粗毛栓菌,M np 在LM2中,6d 达64.42U /L ;Lip 在LM3中,10d 达1.97U /L ;Lac 在LM 3中,12d 达1824U /L ;Hcel 在LM2中,18d 达866U /L .首先MnP 在6d 达峰值,然后Lip 在10d 达峰值,Lac 在12d 达峰值,最后Hcel 在18d 达峰值.纤维素酶(Cel )的酶活采用微晶纤维素法、滤纸条法都未测出,表明这两株在液体培养基条件下不产纤维素酶或产酶活性太低以至无法检出.3 讨论 研究结果表明,对于6菌株的4种酶在4种培养基中,都具有两个或以上的活性峰期,这提示这些木质素降解菌株在液体培养基条件下都具有两个或以上的生理活跃期.163增刊 谢君等:白腐菌液体培养产生木质纤维素降解酶的研究附图 6枚菌株在液体培养基中产酶峰值及时间分布结果(U /L ) Lac 除sp2外,Hcel 除T .gallic 外,sp2,sp3和T .gallic 产MnP ,改变培养基只影响酶的产量,而对酶活峰值时间影响较小;sp2产Lac ,6株菌产LiP ,sp1,sp4和sp5产MnP ,T .gallic 产Hcel ,改变培养基不仅影响酶的产量,而且影响酶活峰值时间的到达,这提示菌株的代谢模式和酶的基因表达调控方式与营养条件有关.6种菌株的酶除Hcel 外,其它3种酶所需的营养条件都有所不同,表明同一种酶在不同菌株中,多数都具有同工酶,且基因表达调控方式都是有所差异的;同一菌株不同酶的表达所需的营养条件也是各不相同的;而且各菌株4种酶活性达峰值的顺序,除侧耳sp2和粗毛栓菌相同外,其余都有所差异.通过对各菌株产酶的第一个峰进行统计分析知,Lacs 在sp1-4中受氮源影响最大,而在164四川大学学报(自然科学版) 第37卷sp5和T .gallic 中却受碳源、微量元素和VB1影响最大;而LiPs ,除sp4受微量元素和VB1影响最大外,在其余5株均受氮源影响最大;对于Hcel ,sp1和sp2分别受氮源、微量元素和VB1影响最大,而sp3-5和T .gallic 则均受碳源影响最大.侧耳sp2是M np 的高产菌株,最高酶活性是P .chrysosporium 的50多倍[21],6d 便可达到最高峰,而且产生4种酶的最佳培养基都是LM 2,这对应用也十分有利;MnP 是降解木质素的最重要酶之一,它的峰值期比Hcel 的峰值期早6d ,表明该株菌是先降解木质素,然后再降解半纤维素和纤维素,M nP 达到峰值的培养时间只需6d ,因此侧耳sp2在生物制浆中具有一定的实用前景.侧耳sp3,是Lip 的高产菌株,虽然最高酶活性比P .chrysosporium 高,但产酶峰值期推迟16d [20].粗毛栓菌是Lac 和Hcel 的高产菌株,其中产Lac 的最佳培养基是LM 3,12d 时可达1824U /L ,约是P .chrysosporium 的30倍[20];H cel 的最佳培养基是LM2,18d 时可达865.9U /L .Lac 也是降解木质素的最重要酶之一,它的峰值期比Hcel 的峰值期早6d ,表明该株菌也是先降解木质素,然后再降解纤维素和半纤维素,Lac 达到峰值的培养时间也较短,这对生物制浆过程中预处理原料非常有利,可望成为生物制浆中原料预处理的优良菌株,具有一定的应用前景.参考文献:[1] Higuchi T H .Biodegradation of lig nin :biochemistry and potential applications [J ].Exper tia ,1982,38:159～166.[2] Zimmermann W ,Broda P .Conventio nal and high -performance size -exclusion chromatog raphy and gramineosLignin -carbohydrate complex [J ].Method .Enzymolo ,1988,161(B ):191～199.[3] Zyskind J W ,Bernstein S I .Recombinant DN A labo rato ry manual [J ].Academic Press ,Inc ,1981,224.[4] Zhang Y Z .Molecular cloning of lignin peroxidase cDNA s and genes from a w hite -rot basidiomy cete fungusPhanerochaete chrysosporium [M ].Dissertation for the degree of P h .D .M ichigan State U niversity ,1987.[5] Zeikus J G .Lig nin metabolism and the carbo n cycle :poly mer biosynthesis ,biodegradation ,and environmentalrecalcitrance .In advances in M icrobial Ecolog y .A lexander .M .(Ed .).Plannum Press ,N Y ,1981,5:211～243.[6] Burdsall H H ,Esly n E .A new Phanerochaete w ith a Chrysosporium imperfect state [J ].M y cotaxo n ,1974,1:123～133.[7] Reid I D ,Paice M G .F EM S M icrobio l Rev ,1994,13(2-3(:369～375.[8] M artinez A T ,Camarero S ,G uillen F ,et al .F EM S Microbiol Rev ,1994,13(2-3):265～273.[9] Davis S ,Burns R G .Appl .M icrobiol Biotechnol ,1992,3794):474～479.[10] Bollage J M ,Shuttlew orth K L ,Anderson B K .Appl Environ Microbiol ,1988,54:3086～3091.[11] 王佳玲,余惠生,付时雨,等.白腐菌漆酶的研究进展[J ].微生物学通报,1998,25(4):233～236.[12] M ing Tien T ,Kent Kirk .Lig nin Perox idase of P hanerochae te chrysosporium [J ].M ethods Enzymol ,1988,161B :238～249.[13] F ahraeus G ,T ullende V .Phy siologia Plantarum ,1956,9:494～501.[14] Childs R E ,Bardsley W G .T he steady -state kinetics of peoxidase with 2,2'-azino -di -(3-ethy l -benzthiazo -line -6-Sulphonic acid )as chromogen [J ].Biochem .J ,1975,145:93～103.165增刊 谢君等:白腐菌液体培养产生木质纤维素降解酶的研究166四川大学学报(自然科学版) 第37卷[15] Tien M,Kick T K.Lig nin deg rading enzy me from P.chrysosporium.Purification,Characterization andcataly tic properties of a unique H2O2-requicing eny genes[J].Proc.Na tl.A A,1984,81:2280～2284.[16] M ichael H,G lod,Glenn K.M ethod.Enzymol,1988,161B:258～264.[17] Leisola M,Linko M.Anal.Bio chem,1976,70,592.[18] Leisola M,Linko M,Karvo nen E.Proc.Sy mp.Enzymatic Hy droly sis Cellulose[M].1965.297.[19] N amori T T.Watanabe R.Shinke A,et al.Purification and properties of thermos table xy lanase andβ-x y-losidase pro duced by a new ly isolated Bacillus stearothermophilus strain[J].J.Bacteriol,1990,172:6669～6672.[20] Srinivasan C,Dsouza T M,Boominathan K,et al.Demonstration of laccase in the white rot basidio my cetePhanerochaete chry sospo rium BKM-F1767[J].Appl.Enviro n M icrobio l,1995,61:4274～4277.[21] Paszccy nski A,Craw for d R L,Huy nh V B.M anganese Peroxidase o f Phanerochaete chrysosporium:Purifica-tio n[J].M ethods Enzy mo l,1998,161B:264～274.STUDIES ON WHITE ROT Fungi.PR ODUC ING LIGNINOCELLUL OS E-DEGRADING ENZYMES IN LIQUID S TATE FERMENTATI ONX IE Jun1,REN Lu1,LI Wei1,S UN Xun2,ZHANG Y i-zheng1(1.M olecular Biology Laboratory,College of Life Science,ichuan University,Chengdu610064,China;2.Biology Depar tment,Heze Normal College,Shandong Heze274015,China)A bstract:45w hite rot fungi.Were used in this essay.Six of them w ere screened w ith Re-mazol blue(RB)reactions according to their capability and speed of RB faded.The optimal liquid media for the enzy mes producing were defined by the orthogonal trial,and the behavior of their enzy me producing w as discussed.According to their ability of enzy me producing and time of en-zy me-producing peak,2strains were screened.The w ork indicated that the enzyme-producing a-bility of Pleurotus sp2and Trametes gallic w as hig h and the enzyme-producing peak w as at early stage of fermentation.It w as interesting that the2strains degraded lignin preferentially w ith re-spect to cellulose,which w as very beneficial to biopulping in paper industry.Key words:w hite rots fungi;strains screening;liquid state fermentation;the enzy me-pro-ducing ability;lig ninocellulose-deg rading enzy mes。
白腐菌
野生白腐菌分离与纯化的初步试验前言白腐真菌是一类使木材呈白色腐朽的真菌,能够分泌胞外氧化酶降解木质素,且降解木质素的能力优于降解纤维素的能力,这些酶可以促使木质腐烂成为淡色的海绵状团块——白腐,故称为白腐真菌白腐菌: white rot fungi定义: 属担子菌纲丝状真菌，因腐朽木材呈白色而得名。
代表菌株为黄孢原毛平革菌(Phanerochaete chrysosporium)，在污染土壤修复中常有应用。
白腐菌是属于担子菌亚门的真菌,因腐朽木材呈白色而得名，是能够降解木材主要成分的微生物之一。
木材在白腐过程中大部分纤维仍保持完整，且纤维素结晶度变化不大。
由此设想利用对降解木质素选择性好的白腐菌进行生物制浆，能开辟制浆方法的新途径。
白腐菌除了能降解木质素用于预理、生物漂白、生物制浆外，对其它有机异生物质也有很强的分解能力，因而在废水处理中也有广泛的应用前景。
为降低制浆能源消耗，可在制浆之前依靠白腐菌对木质素进行分解和改性，用选择过的微生物培养基对原料进行预处理。
通过白腐菌对原料的预处理，可降低后阶段制浆能耗的50%，并且纤维强度性能也得到改进。
白腐菌预处理制浆不仅在木质材料制浆当中应用研究较多，在非木质制浆原料(如芦苇、蔗渣、剑麻、黄麻等)预处理制浆中的应用研究同样广泛。
可以看出，白腐菌预处理在硫酸盐法、碱法、机械法和烧碱-蒽醌法等制浆方法中都可以不同程度地降低制浆成本、提高纸张质量。
但是菌种筛选困难和预处理周期较长是制约白腐菌应用的最大障碍，大规模应用于制浆预处理还需要相关方面技术的突破。
利用白腐菌可以降解木质素、半纤维素和纤维素的特性，白腐菌在制浆造纸各个环节的应用都得到了很广泛的研究，但是利用白腐菌直接制浆却鲜见报道。
筛选对纤维素没有影响或影响较小的选择性极高的白腐菌种直接处理原料制浆是一个新的研究方向。
20世纪90年代末，日本神户制钢所应用白腐菌在常温常压下分解木材成功制出优质纸浆。
选定适宜温度，可以分解出80%的木质素，比一般化学制浆法成本降低了50%。
白腐真菌的研究
简介
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
木素过氧化物酶
/R为催化底物,最上面Fe为+3价，其余+4价 8
简介
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
锰过氧化物酶
锰过氧化物酶(MnP)普遍存在于白腐菌的各个菌种 中．与 LiP 一样它的催化循环也需要由 H2O2启 动．不同 之处在于，它以木质素组织中广泛存在的 Mn2+作为反应底物，同时以 Mn3+作为介质氧化木 素。
11
简介
菌种及原理
木质素降解酶系
应用
总结及结尾
应用
生物制浆
白腐菌的木素降解酶类能选择分解 植物秸秆中的木质素，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的木质素， 分离出纤维，使之成为纸浆．这种 方法不仅能节约能耗，改善纸张的 物理性 能，还能减少污染，保护环 境，应用前景广阔
12
简介
菌种及原理
木质素降解酶系
应用
总结及结尾
应用
堆肥
堆肥是利用各种微生物的发酵处理生物 来源的有机物(如秸秆，林业废弃物，城 市固体垃圾等)使之生成有 机肥料的一种资源化方法。传统上曾使 用高温堆肥的办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 为代表的木质素降解微生物为秸秆的快 速腐熟提供了理论依据。 随着对木质素 降解机理认识的深入，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 理等方面将发挥重要作用。
10
简介
菌种及原理
木质素降解酶系
应用
总结及结尾
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
在 全世 界 能源 紧缺 、 们环 保 意 识 的提 高 以及 环 人
保 立法 日趋严 格 的今 天 ， 造 纸工 业 废水 的排 放 有 了 对 更 加 严 格 的 标 准 。根 据 最 新 的 排 污 标 准 ， Ｏ 为 ＣＤ
８ ０ｍ ｇ ｊＪ 单 纯 的化 学 法和 高得 率 制浆 方 法 在 废水 ／１ 】
１ ２白腐 茵产 生的木 素 降解酶 体 系 ．
白腐菌能产生 出木素降解酶 系来 降解木素 。徐 海娟 等人 在研 究 白腐 菌 降解 木 素 酶 系及 其 作 用 机 理
时得 出 白腐菌 降解 木 素酶 系有 Ｈ Ｏ ， ，产 生 酶 系 、 化 氧 木素 酶 系 、 维 二 糖／ 还 原 酶 系 ： Ｂ 和 Ｃ Ｏ酶 系 纤 醌 ＣＱ Ｂ 以及 芳香 环 开裂酶 系 Ｊ 。
素， 一段 时 间后再 同 时 降解 半 纤 维 素 、 维 素 和 木 质 纤
素［ 。 １ １影响 白腐 菌 生长 的 因素 ．
产生的洗涤废液过多使得生产成本大大提高 ， 降低 了 企 业 的市场 竞 争 力 。研 究 开 发 高 效 清 洁 制 浆 造 纸 新
技 术 已成 为我 国制 浆造 纸 行 业 可 持 续 发 展 的重 要 保
水排放标 准使得 单纯的化 学法和 高得 率制浆方法在废 水的处理上远 远不能满足 生态和 经济的需求。对环
境 保 护 以及 降 低 能 耗 的 日益 关 注 ． 进 了 白 腐 茵 在 制 浆 中的 应 用 。本 文介 绍 了影 响 白腐 菌的 生长 因素 、 促 产 生 的 酶 系及 其 作 用 机 理 、 生 物 制 浆 中的 应 用 以及 存 在 的 问题 ， 引起 业 界 对 生物 制 浆 的 重视 。 在 以
Ｃ ｒｓｏ ｏΒιβλιοθήκη ｍ） 杂 色 木 云芝 （ ｏｉ Ｉ ｅｓ ｏ ｒ 以及 ｈｙｃｐ ｒ ｕ 、 Ｃ ｒ ｌＳｖｒ ｃｌ ） ｏｌ ｉ ｏ
木 云芝 等 Ｊ 。这些 真 菌 能够广 泛有 效 降解 木 素 ， 同时
水分 和湿 度 、 冲 剂 、 缓 氧压 和 光 线 等 ＿ 。 当 白腐 菌 生 ６ Ｊ
长在 足 够 的碳 源 下 ， 氮源就 成 为影 响 白腐 菌 生 长 的重
降解 木 材 中的 主要 成 分 生 成 Ｃ ，和 Ｈ ０。 近年 来 因 Ｏ ，
为其 极 强 的木 素 降解 能力 和 特 殊 的代 谢 类 型 成 为 国 内外 研究 的热点 。
要 因素 。林鹿 、 耀杰 等人 在研 究 富 氮情 况 下 白腐 菌 邓
证
不 同科 类 白腐 菌 对 木 材 三 大 化 学 组 分 的 降解 能 力 与降 解程 度不 同 ， 即使 同 一类 型 的 白腐 菌 ， 不 同 其 菌株 对 纤维 细胞 壁 的降解 能 力也 有较 大差 异 。不 过 ， 在 白腐 菌降解 木 素过 程 中大部 分纤 维 素 保 持完 整 ， 且 纤 维素 结 晶度 变 化 很 小 ¨ 。 由此 利 用 降 解 木 素 选 择 ５ ］ 性好 的 白腐 菌进 行生 物制 浆 ， 是研 究 开 发高 效 清 洁 制 浆 技术 的一 条 新 途 径 。影 响 白腐 菌 生 长 的 因素 有 以
定 的先 后顺 序 和选 择 性 。优 先 降 解 半 纤 维 素 和 木 质
的
处 理上 远远 不 能 满 足 生 态 和 经 济 的需 求 。我 国森 林
资 源短 缺 ， 非木 材 纤 维 原 料 制 浆 占有 很 大 的 比重 ， 这 使 得制 浆废 液 更 难 处 理 ， 境 污 染 更 加 严 重 。另 外 ， 环 化 学法 和 高得 率制 浆 中蒸 汽用 量 多 、 磨浆 能 耗 高 以及
下几 个 ： 源 、 源 、 机盐 、 长素 、 长 激素 、 碳 氮 无 生 生 温度 、
白腐菌 （ ｉ Ｗｈｔ ｏ ｎｕ ） 于 担 子 菌 亚 门 ， ｅ—ｒｔｕ ｇｓ 属 ｆ 是 自然 界 中最 重要 的木素 降解 菌 。 白腐 菌 分布 很 广 ， 大 约 有 １０ ０ ０多 种 ， 黄 孢 原 毛 平 革 菌 （ ｈｎｒｃａｔ 如 Ｐ ａｅｏｈｅ ｅ
煳 ：逢 纸 ０ 年 ３ ｝ ｝ ２１第 期 １
・
综述与专论 ・
白腐菌在 生物 制浆 中的应用及 发展前景
游婷婷 赵 强
１０ ８ ） ０ ０ ３ （ 北京 林业大学材料科 学与技 术学院 ， 京 北 摘 要
我 国的造纸行业在 改革开放后 迅猛发展 ， 而其 带来的环境 问题也 日趋严 重。最新 的造 纸工 业废
其 中降解 木素 最有效 的是 氧化 木素 酶 系 ， 括木 包
ｌ白腐 菌 的 概 述
白腐 菌 被认 为 是 自然 界 中 唯一 能 降 解 木 素 的真 菌 。但是 多数 白腐 菌 在 降解纤 维 原 料 时 ， 同时 作用 于
对联苯的降解 中得出， 在菌体产生的 Ｌ ｉ Ｍ Ｐ的活 Ｐ和 ｎ 性 和数量 受 培养 基含 氮量 的影 响 。ＬＰ的活性 取 决 于 ｉ ｍ（ ） ｍ（ ， 值 越接 近于 １活 性值越 低 ； Ｃ）ｍ Ｃ ／ Ｎ）其 ， ｍ（ ／
（ 值 越 高 于 １ 活 性值 越 高 。但 对 于 Ｍｎ Ｎ） ， Ｐ来 说 ， 无
论是 Ｃ或 Ｎ 营 养 高于 ０ ０ ｏ／ ． １ｍ ｌＬ条 件 时 ， 性 值 都 活 降低 了
收 稿 日期 ： ０ ｌ３—０ ２ １ ４ １ ６
・
４・
煳 ：迭 纸 ０ 年 ３ ｝ ｝ ２１第 期 １
，
植 物 的三大 组 分— — 纤 维 素 、 纤 维 素 和木 素 ， 有 半 仅 少 数 只降解 木 素 ［ 。 华 中科 技 大 学 王宏 勋 等 人 在研 ３ ］ 究 白腐 菌选 择性 降解 秸 秆 木 质 纤 维 素 中得 出 三株 不 同的 白腐 菌对 玉 米 秸 秆 木 质 纤 维 素 的降 解 均 具 有 一