仿生酶菌协同体系预处理木质素机理及特性

摘要

白蚁-真菌自然共生体系可有效转化木质纤维素类生物质,其本质在于对木质素物理结构的破坏和官能团的修饰,减少木质素对酶的非生产性吸附,从而提升酶解糖化效率,为生物质高效能源化利用提供新思路.本文基于白蚁肠道中存在的分解木质素酚类单元的漆酶(La)和蚁巢内降解木质纤维素的蚁巢伞菌(Te),构建La和Te协同预处理木质素体系,比较La和典型的木质素降解菌黄孢原毛平革菌(PC)对木质素模型化合物碱木素的预处理特性.结果表明,在降解La预处理的碱木素过程中,Te产生的漆酶(La)和木质素过氧化物酶(LiP)活性最大值较未处理的碱木素样品分别提升43.3％、58.5％,PC产生的漆酶(La)和锰过氧化物酶(MnP)活性最大值较未处理的碱木素样品分别提升35.9％、31.6％.漆酶预处理强化了Te、PC对碱木素官能团的修饰和物理结构的破坏.傅里叶红外转换光谱分析(FTIR)表明酶菌协同体系处理后碱木素特征官能团的吸收峰显著降低.扫描电镜(SEM)和压汞测试结果表明酶菌协同体系对碱木素表面结构破坏严重,La和Te协同(La+Te)体系预处理后的碱木素平均孔径比单一La和单一Te分别显著提升31.1％、45.6％.经La+Te体系预处理后的碱木素最大酶吸附量较未处理的碱木素减少了51.5％,由于非生产性吸附显著减少,后续纤维素酶的转化率较未处理的碱木素样品提高了71.5％.本文证明了通过漆酶与真菌协同作用可有效改变碱木素物化特性,从而有效促进后续纤维素的酶解糖化,为木质纤维素类生物质高效利用提供指导.