高温糖苷水解酶酶系协同降解木质纤维素的研究
本文选题：协同作用 切入点：纤维素 出处：《青岛大学》2016年硕士论文
【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:Blg A=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。
[Abstract]:Lignocellulose is the most abundant renewable resource on earth and can be used to produce biofuels and chemicals.Lignocellulose is mainly composed of cellulose, hemicellulose and lignin. Because of the density and complexity of structure, the hydrolysis cost of bioenzyme method is relatively high, which is a bottleneck of industrialization.The study of high temperature mixed enzyme system is of great significance for the theoretical study and practical application of synergistic degradation of cellulose, which lays a foundation for the subsequent production of biofuel with monosaccharide.Four different types of glycoside hydrolases were isolated, expressed and purified.Different proportion of enzyme combinations were evaluated and optimized. Finally, the best mixed enzyme system, CcCel9A: CcCel9A: CcCel9B: CcCel48A: Blg: 25: 25: 10: 18, was obtained by calculating the concentration and synergistic rate of reducing sugar.The sugar conversion rate of cellulose hydrolyzed by mixed enzyme system was 33.5%.Glucose was found to be the only product by Fluorophore-assisted carbohydrate electrophoresis-FACE-fluorosaccharide electrophoresis and ion chromatography.The best mixed enzyme system was applied to the degradation of corn straw. The conversion rate of substrate to soluble sugar was 15.8kW, and glucose was the only product.This study is the first report on the application of four different enzyme combinations into a mixed enzyme system for cellulose degradation. The proportion of components and synergism are two important factors affecting the hydrolysis efficiency.
【学位授予单位】：青岛大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O636;Q814
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