木素降解是植物纤维原料充分有效利用的关键,利用半纤维素酶、漆酶、过氧化物酶、纤维二糖脱氢酶等与具有木素降解能力的低分子量化合物(chelator)共同组成一个可相互协同、能有效解聚天然木素的完整的氧化还原反应体系- - 多酶体系,研究该体系降解木素的化学机制;利用该体系处理麦草,研究酶脱木素时最佳处理条件;在此基础上,研究麦草酶法脱除木素化学机制和内在规律、木素特征与生物脱除之间的关系,可望为木素降解研究提供新思路,并为制定合理的高效清洁生物脱除木素工艺,促进酶在麦草高附加值化循环再加工中的应用、利用现代生物技术改造和构建高效脱木素菌株、小麦遗传育种等提供参考依据。
木素降解是植物纤维原料充分有效利用的关键。木素的微生物降解总的来说是氧化反应,但持续进行时必须有还原酶类的参与。由于酶蛋白大分子难以穿透到具有紧密结构的细胞壁内部,因此木素生物降解的起始反应需要某些小分子化合物的参与。本项目旨在通过选育高效菌株生产高酶活的半纤维素酶和木素降解氧化还原酶类,分离具有降解木素能力的低分子化合物,共同组建一个可降解木素的"多酶体系"。同时研究麦草酶脱木素效果和机制,建立麦草清洁生物脱木素工艺。选育的菌株产木聚糖酶的酶活达到800 IU/ml, 纤维二糖脱氢酶的活力超过国际报道的最高水平。采用混合发酵工艺制备的漆酶活力达到70 IU/ml以上。分离出了分别具有氧化和还原能力的低分子化合物,在研究酶和低分子化合物性质的基础上,组建的氧化还原反应体系(多酶体系)初步具有降解木素的能力。在研究预处理对酶脱木素影响的基础上,建立了新型的麦草生物制浆新工艺。研究成果可望为进一步研究木素生物降解及机制和促进酶在造纸工业的应用,实现清洁生产提供参考。