纤维素降解菌研究概况及发展趋势

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纤维素降解菌菌落特征

纤维素降解菌菌落特征

纤维素降解菌菌落特征摘要纤维素是一种常见的生物质,具有广泛的应用前景。

纤维素降解菌是一类能够分解纤维素的微生物,对于纤维素的降解起着关键作用。

本文将详细介绍纤维素降解菌菌落特征,包括形态、生长条件、代谢途径等方面,为深入研究纤维素降解机制和应用提供参考。

1. 引言纤维素是一种由葡萄糖分子构成的多糖,广泛存在于植物细胞壁中。

由于纤维素的高强度、低能值等特点,其降解一直是科学家们的研究热点。

纤维素降解菌是能够分解纤维素的微生物,可以将复杂的纤维素分解成较简单的可利用碳源,具有重要的应用价值。

2. 纤维素降解菌的形态特征纤维素降解菌在形态上具有一定的特征,如形状、大小等。

主要表现为以下几个方面:2.1 菌落形态纤维素降解菌菌落形态多样,包括分散菌落和粘附菌落。

分散菌落呈点状或星状,边界清晰,颜色多为白色或淡黄色。

粘附菌落则呈不规则形态,边界模糊,颜色多为淡黄色或褐色。

2.2 菌体形状纤维素降解菌的菌体形状主要有纤维状、棒状、球状等。

纤维状的菌体长而细,类似于纤维素的形态;棒状的菌体较短而粗,类似于棒状杆菌;球状的菌体则呈圆形或卵圆形。

2.3 纤维素降解菌的其他形态特征除了上述形态特征外,纤维素降解菌还具有菌落大小、菌体长度等变异性。

不同的纤维素降解菌在形态特征上存在一定的差异,这也为纤维素降解机制的研究提供了基础。

3. 纤维素降解菌的生长条件纤维素降解菌的生长需要适宜的条件,包括温度、pH值、营养物质等。

以下是纤维素降解菌生长的一些关键条件:3.1 温度纤维素降解菌的适宜生长温度一般在30-40摄氏度之间。

温度过高或过低都会抑制其菌落形成和生长,影响纤维素降解效率。

3.2 pH值纤维素降解菌对pH值的适应范围较广,一般在5-9之间。

过低或过高的pH值都会对纤维素降解菌的生长产生不良影响。

3.3 营养物质纤维素降解菌对不同的营养物质有不同的需求。

一般需要提供适量的碳、氮、矿物质等营养物质,以维持其正常的生长和代谢。

纤维素降解菌在食品加工中的应用研究

纤维素降解菌在食品加工中的应用研究

纤维素降解菌在食品加工中的应用研究引言:纤维素是一种常见的多糖类物质,广泛存在于植物细胞壁中,是植物的主要结构组分之一。

然而,由于人类缺乏纤维素酶,无法将纤维素降解成为可被消化吸收的营养物质。

因此,纤维素降解菌的发现与应用,成为了解决这一难题的关键。

第一部分:纤维素降解菌的特点与分类纤维素降解菌是一类能够分解纤维素的微生物菌株。

它们具有以下几个特点:首先,纤维素降解菌产生的纤维素酶能够有效地降解纤维素。

其次,纤维素降解菌对各种来源的纤维素具有很高的适应性,可以分解从植物废弃物到农业副产品等多种纤维素来源。

最后,纤维素降解菌可以利用纤维素作为唯一碳源并快速增殖,提供了一种廉价的能源和无污染的途径。

第二部分:纤维素降解菌在食品加工中的应用1. 纤维素降解菌在酿造业中的应用酿造业是纤维素降解菌的一个重要应用领域。

纤维素降解菌能够高效降解酿造中产生的废弃物,并进一步将其转化为酒精、有机酸等有机物。

这不仅能够减少废弃物对环境的污染,还能够提高资源的利用率,降低生产成本。

2. 纤维素降解菌在面包制作中的应用纤维素降解菌在面包制作中的应用是另一个有潜力的领域。

传统的面包制作过程中,通常需要添加大量的改良剂和添加剂来提高面团的性质。

然而,纤维素降解菌可以分解面粉中的纤维素,释放出更多的糖分,从而提高面团的发酵性能和风味。

3. 纤维素降解菌在乳制品生产中的应用乳制品生产中的废弃物主要包括乳清和乳酸菌发酵后的残渣等。

纤维素降解菌可以将这些废弃物进行高效降解,并将之转化为有机肥料和生物柴油等可再利用的资源。

这不仅减少了废弃物对环境的压力,还提高了资源的回收利用率。

结论:纤维素降解菌在食品加工中的应用研究,为人类解决了纤维素难以消化吸收的问题,同时降低了废弃物对环境的污染程度,提高了资源的利用效率。

随着纤维素降解菌相关技术的不断创新和发展,其在食品加工中的应用前景将更加广阔。

研究者可以进一步探索纤维素降解菌的特性和降解机制,以提高其在食品加工中的应用效果,并推动相关技术的商业化应用。

2024年细菌纳米纤维素市场发展现状

2024年细菌纳米纤维素市场发展现状

细菌纳米纤维素市场发展现状引言细菌纳米纤维素是一种具有广泛应用前景的新兴材料,由于其独特的结构和性质,正在逐渐在各个领域得到应用。

本文将对细菌纳米纤维素市场的发展现状进行分析和总结,探讨其市场前景和潜在的挑战。

细菌纳米纤维素的定义和特点细菌纳米纤维素是一种由细菌合成的纳米级纤维素材料。

与其他纤维素材料相比,细菌纳米纤维素具有以下独特特点:1.高纯度:细菌纳米纤维素具有较高的纯度,不含杂质,能够满足多种高端领域的需求。

2.高强度:细菌纳米纤维素的强度远高于传统纤维素材料,具有优异的机械性能和抗拉强度。

3.可调性:细菌纳米纤维素的结构和性能可以通过调整细菌培养条件进行控制,满足不同应用的需求。

细菌纳米纤维素市场概况目前,细菌纳米纤维素市场正呈现出快速增长的趋势。

主要原因包括:1.应用领域的扩大:细菌纳米纤维素在医疗、纺织、食品和包装等领域的应用需求不断增加,推动了市场的发展。

2.技术进步:近年来,细菌纳米纤维素的合成技术得到了很大的改进,提高了生产效率和纤维素的品质,降低了生产成本。

3.政策支持:政府对于可持续发展和环境友好型材料的政策支持,进一步促进了细菌纳米纤维素市场的发展。

细菌纳米纤维素市场应用前景细菌纳米纤维素在各领域的应用前景广阔,以下为几个主要领域的展示:医疗领域细菌纳米纤维素在医疗领域具有重要应用潜力,可用于制备生物可降解的医用材料,如医用纱布、人工血管等,具有较好的生物相容性和可降解性。

纺织领域由于细菌纳米纤维素具有优异的物理性能和可调性,可用于制作高强度、透气性好的纺织材料。

例如,可用于生产功能性衣物、运动装备等。

食品领域细菌纳米纤维素可用作食品包装材料,具有良好的防潮性和抗菌性,可以延长食品的保鲜期,减少食品浪费。

环境保护领域由于细菌纳米纤维素具有可降解性和可再生性,可用于制备环境友好型材料,如可降解塑料和纸张等,有助于减少对自然环境的污染。

细菌纳米纤维素市场挑战与展望尽管细菌纳米纤维素市场前景广阔,但仍然面临一些挑战:1.生产成本高:目前,细菌纳米纤维素的生产成本较高,限制了其大规模应用。

纤维原料的生物降解性与可持续发展

纤维原料的生物降解性与可持续发展

纤维原料的生物降解性与可持续发展纤维原料在人类生活中的应用非常广泛,包括纺织品、纸张、塑料等。

然而,传统的纤维原料,如石油化工产品,对环境造成了严重的污染和资源浪费。

因此,研究纤维原料的生物降解性和可持续发展具有重要的意义。

生物降解性生物降解性是指物质被微生物分解的能力。

纤维原料的生物降解性取决于其化学结构和物理性质。

一般来说,天然纤维原料如纤维素、半纤维素和果胶等,具有良好的生物降解性。

这些原料可以被微生物分解为简单的有机物,如葡萄糖、甘油等,最终转化为二氧化碳和水。

另一方面,合成纤维原料如聚酯、聚酰胺等,其生物降解性相对较差。

这些合成纤维原料在自然环境中难以被微生物分解,长期存在于环境中,造成白色污染。

因此,研究纤维原料的生物降解性,对于减少环境污染,提高资源利用效率具有重要意义。

可持续发展可持续发展是指在满足当前人类需求的基础上,不损害后代满足其需求的能力。

纤维原料的可持续发展要求原料来源的可再生性、生产过程的低污染性和产品使用后的易降解性。

天然纤维原料,如棉、麻、竹等,具有良好的可再生性。

这些原料来源于植物,可以通过种植和收获实现循环利用。

同时,天然纤维原料的生产过程相对较低污染,符合可持续发展的要求。

合成纤维原料的可持续发展问题较为复杂。

一方面,合成纤维原料的生产过程往往需要大量的能源和化学物质,造成资源浪费和环境污染。

另一方面,合成纤维原料的使用寿命较长,难以在自然环境中分解,对环境造成长期影响。

因此,研究纤维原料的生物降解性和可持续发展,需要综合考虑原料的生产、使用和废弃处理等全过程。

纤维原料的生物降解性和可持续发展是当前研究的热点问题。

通过深入研究纤维原料的生物降解性,可以减少环境污染,提高资源利用效率。

同时,研究纤维原料的可持续发展,有助于推动纤维原料产业的绿色转型,实现经济、社会和环境的协调发展。

以上内容为左右。

后续内容将深入分析纤维原料的生物降解性和可持续发展的具体实践,以及相关政策和建议。

纤维素降解菌研究进展

纤维素降解菌研究进展

ResearchProgressofCelluloseDegradingBacteria
TongShuoqiu,WangQiang,LinZhongmei,TaoYi,WuYongjun
(CollegeofLifeSciences,GuizhouUniversity,Guiyang 550025,China)
根据作用方 式 的 不 同,纤 维 素 酶 主 要 有 内 切 葡 萄 糖 苷 酶 (C1酶)、外切葡萄糖苷酶(Cx酶)与 β-葡糖苷酶 3类。C1酶 首先作用于纤维素链的结晶结构,融解纤维素衍生物或者膨胀 部分降解的纤维素,Cx酶继续分解 β-1,4-糖苷键,每次酶切 下一个纤维二糖单位,β-葡糖苷酶最终将纤维二糖、纤维三糖 及其他 低 分 子 纤 维 糊 精 分 解 为 葡 萄 糖,但 该 酶 的 专 一 性 较差[6]。
(下转第 91页)
收稿日期:2019-11-13 基金项目:贵州大学实验室开放项目(SYSKF2019-068) 作者简介:佟硕秋(1991—),硕士,助理实验师,从事微生物工业应用研究;通讯作者:吴拥军(1971—),博士,教授,长期从事食 品微生物菌株安全改良及应用。
相较真菌不耐碱 的 缺 陷,研 究 人 员 发 现 在 低 氧 条 件、中 性 条件及碱性条件下,部分乳酸杆菌与芽孢杆菌等能正常分泌高 活性纤维素酶 [8]。 何 颂 捷 [9]等 从 白 酒 酒 糟 中 分 离 出 的 贝 莱 斯 芽孢杆菌与解淀粉芽孢杆菌,其分泌的高活性纤维素酶具有较 高降解酒糟纤维 素 的 能 力。 目 前,已 发 现 多 种 厌 氧 细 菌、耐 碱 细菌能产生纤维素酶,这两者在生物降解时纤维素酶系统的降 解机制与好氧真菌存在差异。在不同温度、含氧量及 pH等情
1 纤维素的结构及性质

食品中植物纤维素的降解与利用研究

食品中植物纤维素的降解与利用研究

食品中植物纤维素的降解与利用研究植物纤维素是一种重要的营养物质,存在于许多食物中,如水果、蔬菜、谷物等。

然而,人体无法直接消化和吸收植物纤维素,因此其在肠道内被微生物降解和利用。

目前,植物纤维素的降解与利用研究已经成为食品科学领域的一个重要研究方向。

植物纤维素主要由纤维素、半纤维素和木质素等多种成分组成。

其中,纤维素是最主要的成分,占植物纤维素总量的60-70%。

纤维素是一种多糖,由大量的葡萄糖分子通过β-1,4-糖苷键连接而成。

由于人类缺乏纤维素酶,不能直接分解纤维素,然而,肠道中存在大量的微生物,它们具有纤维素酶的活性,能够降解纤维素。

植物纤维素的降解发生在人体的结肠中,主要依赖于肠道中的益生菌如双歧杆菌、乳酸菌等。

这些益生菌通过产生纤维素酶,将纤维素降解成低聚糖和单糖,包括葡萄糖、木糖和阿拉伯糖等。

这些低聚糖和单糖则由人体吸收利用。

植物纤维素在肠道中的降解和利用对人体健康非常重要。

首先,植物纤维素有助于增加粪便的体积,并促进肠道蠕动。

这有助于预防便秘和结肠癌等疾病的发生。

其次,植物纤维素能够吸附胆汁酸,通过粪便排出体外,从而降低胆固醇的吸收和血液中的胆固醇水平。

此外,植物纤维素还能够调节血糖浓度,降低肥胖和糖尿病的风险。

为了更好地利用植物纤维素的功能和作用,目前已经开展了一系列的研究。

一方面,研究人员通过改良食物的加工技术,使植物纤维素更易被人体吸收。

例如,将谷物前处理成纤维素酶可降解的形式,可以增加食物中纤维素的降解率。

另一方面,研究人员还通过增加食物中的菌群来提高植物纤维素的降解和利用效率。

例如,通过补充益生菌,可以增加人体肠道内纤维素酶的活性,从而促进纤维素的降解。

总的来说,植物纤维素的降解与利用研究对于人体健康非常重要。

通过深入研究植物纤维素的降解机制以及如何提高其利用效率,我们可以更好地利用植物纤维素的功能和作用,促进人体健康。

未来的研究还需要进一步探索纤维素降解的微生物代谢途径和产物生成规律等方面的内容,以提高植物纤维素的利用效率。

生物降解纤维素材料的制备和应用研究

生物降解纤维素材料的制备和应用研究

生物降解纤维素材料的制备和应用研究近年来,生物降解纤维素材料日益受到重视。

纤维素是一种天然材料,可以被微生物降解,因此,可以用来制作环保材料。

在这篇文章中,我们将探讨生物降解纤维素材料的制备和应用研究的现状。

一、生物降解纤维素材料的制备生物降解纤维素材料的制备需要两步骤,第一步是提取纤维素,第二步是制备材料。

1.提取纤维素纤维素主要存在于植物细胞壁中,因此提取纤维素的方法很多。

常见的方法包括化学、物理和生物方法。

化学方法主要是利用化学溶液或其他化学试剂将纤维素从植物细胞壁中提取出来。

常用的化学试剂包括NaOH、酶和有机溶剂等。

这种方法优点是提取效率高,但缺点是对环境有一定的影响。

物理方法主要是利用高压水流将植物细胞壁中的纤维素释放出来。

这种方法不需要使用任何化学试剂,对环境的影响小,但提取效率不高。

生物方法主要是利用微生物分解植物细胞壁中的纤维素。

这种方法可以实现纤维素的资源化利用,对环境更加友好。

但由于微生物的生长和分解受环境影响较大,因此稳定性较差。

2.制备材料制备纤维素材料的方法主要包括纤维素纤维材料、纤维素膜等。

其中,纤维素纤维材料的制备方法较多,包括纺丝、抄纸、压缩成型等。

纤维素膜的制备方法主要是利用常规的薄膜制备技术。

二、生物降解纤维素材料的应用研究生物降解纤维素材料的应用范围广泛,可用于包装、建筑、医疗等领域。

以下是几个常见的应用领域。

1.环保包装生物降解纤维素材料是一种环保包装材料。

传统的塑料包装材料需要几十年甚至上百年才能被微生物分解,而生物降解纤维素材料只需要几个月到几年就可以被微生物完全分解,从而减少了垃圾的污染。

2.纺织品生物降解纤维素材料可以用于纺织品的制作。

与传统棉花相比,生物降解纤维素的生长速度更快,更环保。

此外,通过对生物降解纤维素的改性可以制作出多种不同性质的纤维。

3.医疗材料生物降解纤维素材料可以用于医疗材料的制作。

例如,可以制作出降解性的缝合线,减少了对人体的刺激和损伤。

纤维素分解菌与生物质降解技术的研究

纤维素分解菌与生物质降解技术的研究

纤维素分解菌与生物质降解技术的研究随着全球能源需求的不断增加以及环保意识的不断提高,生物质能被认为是未来的发展方向之一。

然而,要实现生物质能的产业化运用,目前还存在一些技术难题需要解决,其中之一就是如何高效、低成本地将生物质转化为能源。

然而,纤维素分解菌作为一种重要的生物质降解单元,已经成为当前生物质降解技术研究的热点之一。

一、纤维素分解菌的研究进展纤维素是指由一定数量的葡萄糖单元通过β-1,4的糖苷键连接而成的可溶于一般有机溶剂的高分子多糖,是植物细胞壁的主要组成成分。

由于其不易消化降解,在一定程度上限制了生物质能的发展。

纤维素分解菌是指一类能够在生物体内或土壤中分解纤维素聚合物的菌类,是生物质降解技术中最重要的单元之一。

在纤维素分解菌的研究中,我国科学家的成果颇为显著,其中以中国科学院上海生命科学研究院和中国科技大学等单位为代表。

据相关报道显示,上海生命科学研究院的科学家已经发掘了大量具有高效分解纤维素能力的细菌和真菌菌种,为生物质能研究提供了重要参考。

此外,中国科技大学的生物质化学与生物能源技术教育部重点实验室也在纤维素分解菌的研究上取得了一定的成果。

该实验室在国内率先构建了具有产生高效纤维素酶能力的基因工程菌株,为纤维素分解菌的应用开辟了新的途径。

二、生物质降解技术的发展现状随着对环境保护的重视以及人们对可再生能源的追求,生物质降解技术的研究和应用逐渐受到了关注。

目前,生物质降解技术主要有生物化学处理和微生物处理两种方法。

其中,微生物处理技术是指运用微生物对生物质进行降解分解,从而获得能源或化学品的过程。

生物降解处理技术主要包括湿法水解和干法水解两种方式。

在湿法水解中,将热水或酸性溶液等添加到生物质中进行加热或压缩,促进其降解;在干法水解中,则是直接将生物质与高温蒸汽接触,促进其分解转化。

而微生物处理技术则包括传统发酵技术、微生物群体挖掘技术、纤维素分解菌降解技术等。

其中,纤维素分解菌的降解技术成为目前最为重要的一种微生物降解处理方式,其优点在于反应时间短、操作简单、耗能低等。

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纤维素降解菌研究概况及发展趋势赵斌(山东农业大学生命科学学院 2010级生物工程三班)摘要纤维素是地球上最丰富的可再生有机资源,因为难分解大部分未被人类利用。

另外,纤维素是造纸废水的COD和SS的主要来源之一。

分解纤维素并将其转化成动物易吸收或利用的能源、食物、饲料或化工原料,是纤维素合理应用的重要途径。

筛选高效纤维素分解菌,确定其酶学性质是降解纤维素的关键。

关键词:微生物;纤维素;降解;纤维素酶AbstractCellulose is the earth's most abundant renewable organic resources, because the majority is not difficult to break down human use. In addition, the cellulose is one of the main sources of the papermaking wastewater COD and SS. Into the animal's susceptibility to absorption or utilization of energy, food, feed or chemical raw materials decompose cellulose and cellulose reasonable application. Screening cellulolytic to determine the nature of its enzymatic degradation of cellulose.纤维素是地球上最丰富、来源最广泛的碳水化合物,同时也是地球上最大的可再生资源,占地球生物量的约50%[1]。

纤维素分子本身的致密结构以及由木质素和半纤维素形成的保护层造成纤维素不容易降解而难以被充分利用或被大多数微生物直接作为碳源物质而转化利用。

中国每年仅农业生产中形成的农作物残渣(稻草、秸秆等)就约有7亿吨, 工业生产中还有数百万吨的纤维素废弃物, 但都没有得到充分利用,相当大的一部分被废弃、焚烧, 不仅严重污染环境,同时也浪费了可利用的有用资源和能源。

另外,纤维素是造纸废水的COD和SS的主要来源之一,造纸废水中含有大量的纤维素,造纸黑液难以处理,严重污染水环境[2]。

因此有效的开发利用纤维素资源已是目前的一个研究热点,分解纤维素并将其转化成动物易吸收或利用的能源、食物、饲料或化工原料,是纤维素合理应用的重要途径[1]。

目前纤维素降解主要是酸解、酶解和微生物降解,无论是酶解还是微生物降解都离不开高效纤维素降解菌株。

微生物对纤维素的降解与转化不仅是自然界中碳素转化的主要环节,也是土壤微生物能量代谢的主要来源。

纤维素的分解主要依靠微生物产生的胞外酶完成,纤维素酶是水解纤维素生成纤维二糖及葡萄糖的一类酶的总称[3]。

一、纤维素降解菌的研究现状1.1纤维素的结构及微生物降解过程纤维素是植物细胞壁的主要成分,约占植物总重量的一半,是自然界最丰富的有机化合物。

纤维素绝大多数由绿色植物通过光合作用合成,是植物体内结构多糖,植物的枝叶和秸杆等都含有大量的纤维素。

纤维素是葡萄糖以β-1, 4糖苷键结合形成的高分子化合物,包括葡萄糖单位2000~10000个[2]。

天然的纤维素由排列整齐而规则的结晶区和相对不规则、松散的无定形区构成。

在植物细胞壁中,纤维素分子聚集成纤维丝,包埋在半纤维素和木质素里,形成网状结构。

与淀粉一样,纤维素也由葡萄糖单元聚合而成。

两者的区别在于淀粉以 -糖苷键连接,而纤维素则以β-糖苷键连接。

此外,纤维素分子比淀粉大,更难溶于水。

纤维素不能直接透过细胞质膜,只有在微生物合成的纤维素酶作用下,水解成单糖后,才能被吸收至细胞内利用。

纤维素酶有细胞表面酶和胞外酶两种。

细菌纤维素酶一般为细胞表面酶,位于细胞膜上,分解纤维素时,细菌必须附着在纤维素表面。

真菌和放线菌的纤维素酶为胞外酶,它们可以在胞外环境中起作用,菌体无需直接与纤维素表面接触。

根据对真菌的研究,纤维素酶是多种作用于纤维素的酶的总称,它包括如下三种酶:①C1酶(内-β-葡聚糖酶):此酶主要水解纤维素分子内的β-糖苷键,产生带有自由末端的长链片段。

一种微生物能分泌一种以上的C1同功酶。

②CX酶(外-β-葡聚糖酶):此酶作用于纤维素分子的末端,产生纤维二糖。

与C1酶一样,一种微生物也能分泌出多种结构不同而功能相同的CX酶。

③β-葡萄糖苷酶:此酶能将纤维二糖、纤维三糖及低分子量的寡糖水解成葡萄糖。

1.2 纤维素酶高产菌选育研究的发展概况1906年,Seilliere在蜗牛消化液中发现有纤维素酶,能分解天然纤维素。

1912年,Kellerma等首次从土壤中分离出纤维素分解菌,此后,能降解纤维素和能产生纤维素酶的各种微生物被陆续分离鉴定。

1933年,Grassman等研究了一种真菌的纤维素酶系,分辨出2个组分。

20世纪40-50年代,人们对产纤维素酶的微生物进行了大量的分离筛选工作,建立起较为完整的分离筛选方法[5]。

20世纪60年代后期,由于分离技术的发展,推动了纤维素酶的分离纯化工作,加快了纤维素酶的组分、作用方式及诱导作用等方面的研究进展,实现了纤维素酶制剂的工业生产,并在应用上取得了一定成绩。

20世纪70年代,提出纤维素酶的三种组分的协同作用机理并提取了这种协同作用的3种酶[6]。

1985年,采用腐殖根霉发酵方法,制得了世界上第一个洗涤剂用的纤维素酶。

1987年,又推出了一种细菌纤维素酶,并成功地用于At-tack洗衣粉。

1997年,美国和韩国科学家研究了里氏木霉及温度突变株所产生纤维素酶的最佳条件,并指出多种酶的协同作用比单独的纤维素酶作用提高了葡萄糖的产率。

1998年,瑞典和加拿大科学家用从里氏木霉中提取的纤维二糖水解酶和内葡聚糖纤维素酶对微晶纤维素的水解试验表明,复合酶作用所产生的可溶性糖比2种酶单独作用时产糖的总和还要多。

我国纤维素酶的研究开始于于20世纪60年代初,并且选育出一批纤维素酶菌种。

1968年北京选育出一批纤维素酶菌种。

1970年,中国科学院上海植物生理研究所等单位利用诱变方法获得了产酶能力较高的变异株,并进行了生产试验。

1975年,广东省微生物研究所分离筛选出纤维素酶产生菌株——长梗木霉。

20世纪90年代,中国科学院微生物研究所获得一株突变株康宁木霉CP88329。

20世纪80年代中期,我国上海市生产出纤维素酶。

20世纪90年代初,黑龙江省海林市万力达集团公司首条年产2千吨纤维素酶生产线投产,我国成为继美国、日本、丹麦之后第4个能生产纤维素酶的国家。

目前,纤维素酶已广泛应用于工业生产,获得了可观的经济效益。

菌株选育是纤维素酶生产的基础性工作,国内外进行了大量研究,取得了很大的进展。

如王景林等(1996)在吸收前人经验的基础上先后对绿色木霉-10、绿色木霉Sn-91014、康氏木霉NT-15、黑曲霉AA-15A采用紫外线、特定电磁波辐射、线性加速器、亚硝基胍等方法诱变获得了能用于工厂化生产且性能稳定的高产菌株NT15-H[4]。

张菩花等(1998)采用康氏木霉W-925,J-931,经浓度为2%硫酸二乙醋和紫外线(15W,30cm,2min)反复诱变后得到了高产的Wu-932菌株,该菌株CMC(羧甲基纤维素)糖化力和滤纸糖酶活性与康氏木霉W-925相比,分别提高了100%和81%。

汪履绥等以黑曲霉C10菌株为出发菌株,经紫外线、亚硝基胍、60Co-γ射线和硫酸二乙醋等物理化学诱变处理,最后得到一株突变株C66,与野生菌株相比,该突变株纤维素酶产量提高了2倍[8]。

还有张继泉、王瑞明等对里氏木霉采用亚硝酸和紫外线诱变,选育出了一些高产纤维素酶的优良菌株。

纤维素酶基因克隆的研究起始于20世纪70年代末,发展非常迅速。

纤维素酶基因克隆为研究纤维素酶的生物合成和作用机制,以及了解纤维素酶遗传特性进而构建高效纤维素分解菌开辟了新途径。

国内外在这方面展开了大量的研究,取得了许多成果。

目前纤维素酶基因克隆研究主要集中在真菌所产的酸性纤维素酶方面,其中对里氏木霉基因研究比较深人。

纤维素酶基因的克隆及其表达调控,将有效促进纤维素酶的工业化生产。

二、纤维素酶高产菌选育研究的未来发展趋势2.1选育高活力优良菌株目前所选育出来的一些菌种虽具有一定的产酶能力,但是应用于生产还不是很理想,有待进一步选育出更多高活力优良菌株。

虽然我们在纤维素酶高产菌的选育方面虽然已具备了一些方法,但是这些方法的局限性就要求我们在今后对其进一步改进,探索更理想的方法去不断选育(包括诱变)纤维索酶高产菌株。

选育出优良菌种是提高纤维素酶活力的关键问题。

目前纤维素酶的比活力一般都较低,因而产酶成本高。

据估什,纤维素水解成葡萄糖所需要的酶蛋白要比淀粉相应水解所需的酶蛋白多100倍,这是影响纤维素酶实际应用重要原因之一,因此筛选纤维素酶比活力高的菌株无疑具有重要意义。

2.2选育多功能高效纤维素酶产生菌近年来,随着纤维素酶在洗涤剂工业、棉织品水洗抛光整理和制浆造纸等行业上的应用和发展,使得由细菌产生的中性和碱性纤维素酶得到广泛重视,碱性纤维素酶成为世界各国普遍重视的一种极具生命力的新型酶制剂。

尤其是一些细菌产生的胞外碱性纤维素酶拥有简化发酵工艺,节约资源的优势,正逐步显示出它良好的使用性能和巨大的工业价值。

细菌纤维素酶制剂成为研究热点。

其产生菌主要集中在芽孢杆菌属。

芽孢杆菌由于芽孢的形成,在耐酸、耐碱、耐高温方面可能有明显的优势。

由于耐热细菌可生长于高温环境,培养过程中不易受常温微生物的污染等优点,产生的纤维素酶具有较好的热稳定性,提高反应温度可加快降解速度,因此耐热纤维素酶在实际工业酶领域具有较广泛的用途,在高温领域具有广泛的应用前景。

2.3新型海洋低温酶的研究迄今为止,对常温和高温纤维素酶的研究较多,涉及低温纤维素酶的研究工作相对较少。

应用低温酶,不但可以保证低温条件下的高效酶反应,而且在生产工艺中可以通过较低温度的热处理使酶失活,节约能量与费用,降低生产成本。

海洋环境十分独特,分布着数量极其庞大,种类繁多的低温微生物,而且海洋微生物酶具有耐碱、耐盐、耐冷等特性,有着不同于陆源微生物酶的独特应用前景,因而从海洋生物开发低温纤维素酶有利于获得新的低温纤维索酶及其产生菌。

2.4混合发酵生产高活力纤维素酶目前世界上所选育出来的优良纤维素分解菌几乎都是木霉属菌株,而木霉菌普遍缺乏一种限制因子—β-葡萄糖苷酶,这可以使纤维二糖积聚,从而反馈抑制酶活,降低酶解效率,这一直是阻碍其大规模生产应用的瓶颈问题。

应用最广的纤维素酶生产菌—里氏木霉的优良突变株,也存在以上问题。

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