下载文档原格式
纤维燃料乙醇生产中木糖发酵的研究进展曹秀华;阮奇城;林海红;胡开辉;孙淑静;祁建民【摘要】木糖是木质纤维质水解产物中含量仅次于葡萄糖的单糖,由半纤维素水解生成.研究表明,将本质纤维素原料中的木糖发酵生成乙醇,可提高纤维燃料乙醇的转化效率25%左右.天然菌种在发酵过程中具有副产物多、乙醇得率低、易污染、耐乙醇能力差等缺点,难以工业化应用.近年来许多研究者构建了可以高效代谢五碳糖和六碳糖的基因重组菌.虽然这些重组菌株在木糖转化酒精方面均显示出良好的应用前景,但仍存在诸多问题.本文介绍了近年来代谢工程改造微生物菌种发酵木糖生产酒精的研究进展,以期为利用农作物秸秆转化燃料乙醇研究提供参考依据.【期刊名称】《中国麻业科学》【年(卷),期】2010(032)003【总页数】5页(P166-169,182)【关键词】纤维燃料乙醇;木糖;发酵;代谢工程【作者】曹秀华;阮奇城;林海红;胡开辉;孙淑静;祁建民【作者单位】福建农林大学教育部作物遗传育种与综合利用重点实验室,福州,350002;福建农林大学教育部作物遗传育种与综合利用重点实验室,福州,350002;福建农林大学教育部作物遗传育种与综合利用重点实验室,福州,350002;福建农林大学教育部作物遗传育种与综合利用重点实验室,福州,350002;福建农林大学教育部作物遗传育种与综合利用重点实验室,福州,350002;福建农林大学教育部作物遗传育种与综合利用重点实验室,福州,350002【正文语种】中文【中图分类】TQ92农作物秸秆是一种具有多用途的可再生生物资源，也是地球上最丰富的有机物质之一。
我国是一个农业大国，农作物秸秆数量大、种类多、分布广，长期以来则作为主要燃料或废弃、焚烧。
严重污染了大气环境，制约了农村经济可持续性发展。
能源危机已迫在眉睫，开发可再生能源已成为我国必须面对的重要课题。
以淀粉类和糖类为原料生产燃料乙醇，考虑到粮食安全，已被叫停。
以农作物纤维素类生产燃料乙醇，适应我国国情发展方向。
1前言1.1概述木植物纤维原料是自然界中最丰富的可再生资源，我国每年产有农作物秸秆5亿多吨、玉米芯1000多万吨、甘蔗渣400多万吨，这些资源目前大部分不仅没有得到充分的利用，而且常常造成不同程度的环境污染。
如何有效利用植物纤维资源，已成为世界上许多国家研究的重要领域之一。
将植物纤维资源中的半纤维素转化成木糖，再进一步发酵生产木糖醇，对于植物资源利用、环境保护和可持续发展都具有重要意义。
木糖醇现已广泛应用于食品工业、医药工业、化学工业等领域。
传统的木糖醇生产工艺是以纯木糖为原料，经高温高压催化加氢而成。
采用生物方法生产木糖醇，可利用简单脱毒处理过的半纤维素水解液发酵生产木糖醇，反应条件温和，生产成本比较低，近年来已受到了国内外的广泛关注。
糖醇甜度相当于蔗糖，热量与葡萄糖相当，能调节代谢异常，是糖尿病人的营养剂甜味剂和治疗剂；有较强的抗酮体作用，可用以抢救酮体病人；能减慢血浆中脂肪酸的生成速度，但不会使血糖上升，也是肝炎病人的保肝药物。
木糖醇热稳定性好，和氨基酸一起加热不产生化学反应，可以和氨基酸配制各种制剂作为营养药物。
作为食品添加剂还具有特殊的抗龋功能，此外，在国防、塑料、轻工业中也有广泛应用。
1.2木糖醇的性质及应用1.2.1木糖醇的理化性质木糖醇(英文名xylilol，化学名称：1,2,3,4,5- Pentahydroxypentane(分子量152.15g/mol)其化学结构式如图1.2.1所示。
图1.2.1木糖醇是由木糖衍生的一种五碳多元糖醇类，最早于1891年由EIllil、Fishcr合成成功。
木糖醇呈白色粉末状或白色晶体状，其分子式为C5H12O5，是糖醇中最甜的一种，具有与蔗糖相同的甜度，但热量只有蔗糖的三分之一。
木糖醇相对密度1.5，具有一定的吸湿性，无毒无臭，具有清凉甜味，极易溶于水，微溶于乙醇和甲醇，热稳定性好。
木糖醇是人体葡萄糖代谢过程中的正常代谢中间产物，广泛存在于自然界中的多种水果、蔬菜中，在一些酵母中也有少量存在。
木糖醇酶的机理与应用【中文摘要】木聚糖是半纤维素的一种重要组成成分，广泛存在于各种植物资源中。
木聚糖酶是木聚糖的水解酶，它在食品、饲料、造纸等工业上有着非常广泛的应用。
本研究就木聚糖酶在食品中的应用范围、作用特点及其机理进行了简要的阐述。
【1】【关键词】木聚糖；木聚糖酶；应用半纤维素在自然界中的含量占植物干重的35％_l J，是一种极其重要的可再生资源，仅次于纤维素。
木聚糖是植物半纤维素的重要组成部分，它存在于陆生植物的细胞壁中以及植物体的几乎所有部位。
木聚糖的结构变化范围很大，从仅由B．糖苷键连接的多聚木糖线性分子到具有高度分枝的异质多糖等多种结构，通常的木聚糖都含有2—4种不同的糖单体，包括85％～89％的D一木糖残基、少量的L．阿拉伯糖残基及微量的葡萄糖醛酸残基 J。
所有这些侧链糖均由一糖苷键连接，木聚糖酶就是作用于这些糖苷键的酶类。
一、作用机理木聚糖酶是一类可以将木聚糖降解成低聚木糖和木糖的水解酶，主要有三种：内切B一1，4．木聚糖酶(EC3．2．1．8)、外切p·1，4-木聚糖酶(EC3．2．1．92)和B一木糖苷酶(EC3．2．1．37) 。
木聚糖酶从动物、植物、微生物中均可获得，以微生物为主。
现在已知的能够产生木聚糖酶的微生物包括：细菌、曲霉和木霉等。
由于大多数木聚糖是一种结构复杂的具有高度分枝的异质多糖，含有许多不同的取代基，因而木聚糖的生物降解需要一个复杂的酶系统，其中多种组分通过相互协同作用来降解木聚糖，所以木聚糖酶是一组酶，而非一种酶。
有报道认为，木聚糖酶降解木聚糖的催化机理为广义上的酸碱催化，Elizabeth等人对来源于Bacillus pumilus的木聚糖酶的空间结构进行分析，发现该酶的分子有两个结构域组成，两个结构域之间有一个长3 nm宽1．5 nm的间隙，间隙内完全可容纳直径为1．1 nm的木聚糖分子进入，谷氨酸、天冬氨酸等起催化作用的酸性氨基酸残基就分布在这个间隙内。
