高温糖苷水解酶酶系协同降解木质纤维素的研究

摘要

木质纤维素是地球上最丰富的可再生资源，可以用来生产生物燃料和化学品。木质纤维素主要由纤维素、半纤维素和木质素构成，由于结构的致密性和复杂性，使得生物酶法的水解成本比较高，这是制约着工业化的一个瓶颈。高温混合酶系的研究，对于协同降解纤维素的理论研究和实际应用具有重要意义，为后续利用单糖生产生物燃料奠定了基础。
　　本文对四种类型不同的糖苷水解酶进行分离、表达和纯化。其中CcCel9A、CcCel9B和 CcCel48A来源于一株高温厌氧纤维素降解菌 Clostridium cellulosi CS-4-4，CcCel9A是持续性内切酶，CcCel9B是非持续性内切酶，CcCel48A是外切酶。β-葡萄糖苷酶 BlgA来源于极端嗜热厌氧细菌 Caldicellulosiruptor sp. F32。对不同比例的酶组合进行评估和优化，最后通过计算还原糖浓度和协同率来得到最佳混合酶系（CcCel9A:CcCel9B:CcCel48A:BlgA=25:25:10:18)。混合酶系水解纤维素时的糖转化率为33.5％。经过 Fluorophore-assisted carbohydrate electrophoresis(FACE)荧光糖电泳和离子色谱进行产物分析发现葡萄糖为唯一的产物。将最佳混合酶系应用在玉米秸秆的降解中，将底物转化为可溶性糖的转化率为15.8%，葡萄糖为唯一的产物。本研究是针对4种不同类型的酶组合为一个混合酶系应用于纤维素降解的首次报道，组分的比例和协同作用是影响水解效率的两个重要因素。

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英文摘要

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第一章 文献综述

1.1引言

1.2纤维素

1.3纤维素酶

1.4 立题意义

1.5 研究内容

第二章CcCel9A、CcCel48A、CcCel9B和BlgA的表达与纯化

2.1引言

2.2实验材料

2.3实验方法

2.4结果与讨论

2.5本章小结

第三章 多酶协同作用的研究

3.1引言

3.2材料与方法

3.3实验方法

3.4结果与讨论

3.5本章小结

第四章 混合酶系在玉米秸秆降解中的应用

4.1引言

4.2材料与方法

4.3实验方法

4.4结果与讨论

4.5本章小结

第五章 结论与展望

5.1总结

5.2展望

参考文献

攻读学位期间的研究成果

附录英文缩略词说明

致谢

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