微生物在木质纤维素降解中的应用进展

木质纤维素的降解及其降解物对相关菌抑制作用摘要由于天然纤维素具有错综复杂的结晶结构，难于降解，不能直接用来作为发酵产乙醇的原料，需经过物理、化学或生物等方法对其进行预处理。

处理过程中，除了产生作为发酵底物的糖类外，还会伴随着产生各种副产物如酸类、醛类和酚类等。

这些木质纤维素降解后的副产物对后续发酵微生物有或轻或重的抑制作用，需要通过一定的方法解除这种抑制。

本文介绍了木质纤维素组成结构、预处理方法、相关酶的作用机制以及降解物的抑制机理。

另外，根据相关研究文献，还综合阐述了各种解毒方法。

关键词：纤维素乙醇，木质素，水解物毒性AbstractAs the structure and composition of natural cellulose is extremely complicated and is hardly hydrolyzed, it can not be directly used as the resource of ethanol fermentation. Thus the feed stock must be pretreated with physic, chemic and biologic method. The hydrolyzate contains saccharide which can be substrate of ethanol fermentation. However, it can accompany with by-product such as acids, aldehydes and phenols. These side product can make the following fermentation negative effect more or less. Some methods should be used to remove the inhibition. This review presents the composition and structure of lignocellulose, the method of pretreatment, the mechanism of correlate enzymic action and the restraining mechanism of degradation. In addition, it summarizes all kinds of detoxification.keywords: cellulose ethanol, lignin, hydralyzate toxicity1.绪论随着传统的化石能源如煤、石油、天然气的大量开采以及各国对矿石燃料的大量使用，自然资源日益匮乏，发展可再生清洁能源以及保护生态坏境是人类必须积极应对的两大课题。

能分解木质素的微生物03列举能分解木头的已知微生物?1,白蚁肚内的细菌2.灵芝产生的酶可以分解木头;3.纤维素酶纤维素酶其实是蜗牛消化液里面的成分。

自然界参与降解木质素的微生物的种类有真菌、放线菌和细菌。

其中，真菌能把木质素彻底降解为CO2 和水。

降解木头（主要成分，木质素）的真菌主要分为三类：白腐菌、褐腐菌和软腐菌。

白腐菌在木质素的生物降解中占有十分重要的地位。

白腐菌多数是担子菌（Basidiomycetes[2]，少数为子囊菌。

黄孢原毛平革菌是研究最多的木质素降解菌。

Tien[3]和Glenn 两个研究小组几乎同时发现木质素被降解的关键是黄孢原毛平革菌（Phanerochaete chrysosporium）产生的胞外木质素过氧化物酶系的作用。

该酶系包括木质素过氧化物酶（Lignin peroxidase，简称Lip）、锰过氧化物酶（Mn-dependent peroxidase ，简称MnP），除此之外，还有虫漆酶、HRP、CDH 等酶类[4]。

云芝（Corilus versicolor）是一种非常重要的白腐菌，对木质素的降解能力较强。

丁少军等研究了云芝漆酶的培养和分离纯化研究，发现在云芝的木质素降解过程中，漆酶活力较高而木素过氧化物酶、锰过氧化物酶活力较低，它们对木质素的降解率比黄孢原毛平革菌提高近一倍，并认为漆酶在云芝的木质素降解过程中起非常重要的作用。

林鹿等[6]研究了白腐菌木云芝和黄孢原毛平革菌对制浆黑液中硫酸盐木质素的降解作用和影响因素。

他们发现分子量在1 500～3 000 kD 之间的硫酸盐木质素降解最为显著；两种白腐菌的降解能力不同，培养10 天后，木云芝Lu-11 的降解率达74.5%，降解产物只有一种主要组分，而黄孢原毛平革菌的降解率为65.6%，降解产物有两种，培养条件如：碳源、氮源、pH 值、温度对白腐菌降解硫酸盐木质素的作用有明显影响；在白腐真菌胞内中，除含有利用H2O2 的过氧化物酶系外，还分泌利用O2 的多酚氧化酶系，主要为漆酶（laccase），该酶需要依赖氧和助剂的存在才能有明显的脱甲氧基和脱木质素作用。

灵芝木质素降解酶研究及其潜在应用进展作者：王庆福黄清铧梁磊李奇伟安玉兴来源：《热带作物学报》2015年第07期摘要灵芝不仅具有很好的药理活性，而且具有高效降解木质素的潜在特性。

为进一步了解灵芝木质素降解酶作用机制及其表达调控，促进灵芝木质素降解酶研究和相关产业发展，分别对木质素降解酶组成和生物降解机制、灵芝木质素降解酶表达调控以及灵芝木质素降解酶潜在应用前景进行评述，并针对灵芝降解木质纤维素过程研究中存在的问题提出相关研究建议。

关键词灵芝；木质素降解酶；生物降解；作用机制中图分类号 S567.31 文献标识码 AAbstract Ganoderma is famous for its good pharmacological activities and has valuable features of to decompose lignin. The biodegradation mechanism， types of ligninolytic enzymes from the genus Ganoderma， the expression regulation of the lignin modifying enzymes， as well as the potential applications of these enzymes are summarized in this article. This review would provide an insight in the current issues and research direction of Ganoderma spp. in the process of lignocellulose degradation.Key words Ganoderma spp.； Ligninolytic enzymes； Biodegradation； Mechanism of action doi 10.3969/j.issn.1000-2561.2015.07.029木质素主要存在于木材和秸秆中，是农林产业的主要副产物，每年全世界产量约1 500亿t，是储量巨大的潜在绿色资源，然而这类副产物利用率只有11%左右，主要是作为造纸工业原料、直接燃烧或掩埋，甚至直接废弃，不仅造成资源的巨大浪费，同时也造成环境的污染。

生物全木质素的代谢与应用木质素是一种结构复杂、纤维化的生物大分子，它在植物细胞壁中占据着重要的位置。

全木质素作为木质素的主要组成部分，在植物的生长和发育过程中扮演着至关重要的角色。

随着技术的发展，人们开始探讨全木质素的代谢和应用，希望能更好地应用这种生物大分子。

一、全木质素的生物代谢全木质素的代谢过程可以分为两个主要过程：降解过程和合成过程。

降解过程是指木质素分子在生物体内被降解为小分子物质的过程。

这个过程在自然界中由微生物承担。

微生物通过它们特有的代谢途径，将全木质素分子分解成小分子物质，释放出能量并为微生物提供生长所需的原料。

合成过程是指植物细胞通过代谢途径，将小分子物质合成为全木质素分子的过程。

这个过程中，植物细胞通过芳香族代谢途径将糖类、酚类和脂肪酸等小分子有机物合成为单体，进一步聚合为多聚体，最终形成全木质素分子。

二、全木质素的应用随着对全木质素的深入研究，人们发现其在许多领域具有广泛的应用价值。

1. 能源领域全木质素是一种含碳结构复杂的生物大分子，当它被降解为小分子物质时会释放出大量的能量。

因此，全木质素被认为是一种优质的生物质能源。

目前，一些国家已经开始将全木质素纤维作为生产生物燃料的原料。

2. 化学品领域全木质素的结构复杂多样，具有很强的溶解性和稳定性，其化学性质使其在化学工业中具有广泛的应用前景。

例如，全木质素可以被用于生产染料、纤维素和粘合剂等化学品。

3. 医药领域全木质素具有很强的抗氧化性，还能够清除自由基，这些性质使它成为一种很好的天然药物。

此外，全木质素还具有免疫增强作用和抑制病原体作用。

4. 生态领域全木质素的代谢途径具有很强的环保意义。

它可以降解全木质素分子使其变为小分子物质，从而减少人类工业活动对环境的污染。

同时，全木质素的合成过程也是一个重要的二氧化碳固定过程，可以大大减少人类活动对环境的影响。

三、未来展望随着科技的不断进步，人们对全木质素的研究也越来越深入。

未来，全木质素的应用前景将更加广阔，特别是在生物质能源、生态环保和化学品新材料等领域。

木材水解酒精的微生物发酵工艺研究引言木材水解酒精是一种利用微生物发酵木质纤维素产生酒精的过程。

木质纤维素是一种主要成分为纤维素的有机物质，广泛存在于植物细胞壁中。

利用微生物进行木质纤维素水解酒精的发酵工艺，不仅可以有效利用植物资源，而且对于替代传统能源具有重要意义。

本文将重点研究木材水解酒精的微生物发酵工艺，探讨其应用潜力及相关技术。

1. 木材水解酒精的微生物发酵过程木材水解酒精的微生物发酵过程是一种将木材中的纤维素和木质素降解为可溶性糖和其他中间产物的过程，然后利用微生物将这些可溶性糖转化为酒精的过程。

常用的微生物包括酵母菌和细菌等。

1.1 木材水解过程木材水解过程包括物理处理和化学处理两个步骤。

物理处理主要通过高温蒸汽和高压对木材进行预处理，破坏木质纤维素的晶体结构。

化学处理主要是利用酸、碱等化学试剂对木材进行预处理，使纤维素部分水解为可溶性糖。

这些可溶性糖是后续微生物发酵过程的基础。

1.2 微生物发酵过程微生物发酵过程是将前述步骤得到的可溶性糖经过微生物菌种发酵成酒精的过程。

常用的微生物菌种包括酵母菌（如酿酒酵母）和乙醇菌等。

这些微生物菌种能够将可溶性糖通过发酵过程转化为酒精，并且在此过程中产生能源（如ATP）和其他副产物（如二氧化碳）。

2. 木材水解酒精微生物发酵工艺的优势木材水解酒精微生物发酵工艺与传统的纤维素酒精发酵工艺相比具有以下几个优势：2.1 资源可持续利用木材水解酒精微生物发酵工艺可以利用廉价的植物资源，如废弃木材、农业废料等，实现资源的可持续利用。

相比传统的纤维素酒精发酵工艺，木材水解酒精工艺可以减少对粮食等有限资源的需求，具有更好的可持续性。

2.2 生产成本低木材作为一种广泛存在的植物资源，成本较低，能够大规模生产，从而降低了生产成本。

此外，木材水解酒精微生物发酵工艺可以充分利用废弃物及农业废料，避免了资源的浪费。

因此，相比传统的纤维素酒精发酵工艺，木材水解酒精工艺具有更低的生产成本。

木质纤维素木质纤维素是一种常见的天然聚合物，主要存在于植物细胞壁中，是植物体的主要结构成分之一。

它是由葡萄糖分子通过β-1,4-键连接而成的多糖。

木质纤维素在植物生长过程中起着重要的支持和保护作用，使细胞壁具有适当的刚度和形态，同时还可以促进植物的导水和传递养分。

木质纤维素的化学结构木质纤维素的基本化学结构由葡萄糖分子组成，它们通过特定的化学键连接在一起，形成长链状的结构。

在实际的植物细胞壁中，木质纤维素通常与其他的多糖以及一些辅助结构蛋白质相互作用，形成复杂的支架结构。

木质纤维素的性质及应用木质纤维素具有一定的耐水性和机械强度，在工业应用中有着广泛的用途。

木质纤维素可用于纸浆和造纸工业，作为包装材料、卫生纸、纸质衬板等的原料。

此外，木质纤维素还可以通过化学修饰，变成纤维素醋酸盐等高附加值的材料，用于制备纤维素纤维、纺织品、食品添加剂等。

木质纤维素的生物降解木质纤维素在自然界中是可以被微生物降解的，这是通过一系列的酶参与的生物降解过程。

微生物通过产生特定的纤维素酶来分解木质纤维素，最终将其分解成二糖和单糖等小分子，并释放出能量。

这种生物降解的过程对于环境的可持续性具有重要的意义。

木质纤维素的研究前景随着生物技术和材料科学的发展，对木质纤维素的研究也越来越受到关注。

人们致力于发展高效的生物工艺方法，提高木质纤维素的利用率和降解效率，以解决资源浪费和环境问题。

同时，基于木质纤维素的可再生特性，未来还有很大的发展空间，例如开发新型的生物基材料、生物燃料等。

综上所述，木质纤维素作为一种重要的天然聚合物，在植物生长和生态系统中发挥着重要的作用，同时具有广泛的应用潜力。

随着材料科学的进步和生物技术的发展，相信木质纤维素将在更多领域展现出其独特的价值和潜力。