严格厌氧嗜热纤维梭状芽孢杆菌产纤维素酶条件的优化
2020-01-13章亭洲朱廷恒王腾浩赵艳沈炜
章亭洲,朱廷恒,王腾浩,赵艳,沈炜
1(浙江科峰生物技术有限公司,浙江 海宁, 314423) 2(浙江工商大学,浙江 杭州, 310018)
纤维素是自然界中含量最多的一类碳水化合物,也是最廉价的可再生资源,纤维素主要存在植物细胞壁中[1]。纤维素酶是能催化水解纤维素生成葡萄糖的一类糖苷水解酶,又称纤维素酶系[2]。纤维素酶系根据其功能的差异,主要分为三大类,分别为内切葡聚糖酶(endo-1,4-β-D-glcanohdrolase,EG)、外切葡聚糖酶(cellobiohydrolase,CBH)和β-葡萄糖苷酶(β-D-glucosidase,BG),它们在纤维素的水解过程中协同作用,高效降解纤维素。EG随机水解纤维素非结晶区内部的糖苷键,主要产生纤维糊精和低聚糖。CBH从纤维素链的还原端或非还原端释放纤维二糖。BG水解纤维二糖和寡糖以释放可发酵的葡萄糖[2,3]。纤维素酶广泛应用于生物质乙醇、食品、纺织、饲料等行业,我国有丰富的纤维素资源,开发高效的纤维素酶具有重要的应用价值[4]。
纤维素酶广泛存在于微生物中,多种产纤维素酶活性较高的微生物已被发现和工业化应用[5]。因真菌产纤维素酶系较全,分解纤维素能力较强,国内外对降解纤维素菌研究多集中于真菌,比较典型的有木霉菌属木酶属(Trichoderma)、曲霉属(Aspergillus)和青霉属(Penicillium)等[2-6]。
嗜热纤维梭状芽孢杆菌(Clostridiumthermocellum,以下简称嗜热纤维梭菌,俗称为梭热杆菌)是一种嗜热厌氧细菌,分泌大量纤维素酶,是目前自然界中已知的降解纤维素最高效的微生物之一,是利用纤维素生产生物能源和化学品的理想菌株[7-8]。嗜热纤维梭菌中含有催化纤维素降解的纤维小体,它是由若干纤维素酶活性的催化单元与无催化活性的支架蛋白结合形成的复合物,其独特的结构,使得它可以比真菌纤维素酶更紧密地结合到纤维素表面,从而高效降解底物[9-12]。……
