【理学论文】植物微生物源活性蛋白协同纤维素酶水解木质纤维素的研究进展

   摘要:综述了微生物源活性蛋白(水解酶和酶促因子)和植物源活性蛋白(水解酶和酶促因子)分别应用于木质纤维素-糖平台的研究进展,总结了植物/微生物源活性蛋白协同纤维素酶水解木质纤维素的作用机制,并对由植物/微生物源活性蛋白组合构建经济高效的纤维素酶水解体系进行了展望。

    关键词:植物/微生物内源性;木质纤维素;水解酶;酶促因子基金项目:国家自然科学基金青年科学基金(20906041);国家高技术研究发展计划("863")资助项目(2008AA10Z338) 　作者简介:孙付保(1975-),男,博士,副教授,从事纤维质可再生资源生物炼制生物能源和生物产品的研究工作, fubaosun@ jiangnan. edu. cn。　　在当今社会,以可再生生物质资源作为原料,利用生物炼制技术大规模生产生物能源和生物基产品 (生物燃料、生物基化学品和生物基材料)已成为国际上研究热点,以生物质资源为基本原料的生物炼制已渐渐凸显其优势,一个全球性的产业革命正在朝着以碳水化合物为基础的经济发。

    然而, 由于木质纤维素复杂的理化组成和多级结构的致密不均一性,致使当前在推进纤维质生物炼制工业化过程中面临一系列问题[4-6]。其中木质纤维素酶水解问题,包括产酶成本、酶用量和单位酶比活力等, 是目前仅次于预处理问题(组分分离技术的经济性、高效性和环境友好)的瓶颈性难题[7-9]。为了减少纤维素酶用量和提高酶解效率,国内外许多研究者开展了纤维素酶协同水解方面的研究,但主要集中在2方面[10-11]:①纤维素酶各组分之间协同作用[12-14];②外加木聚糖酶和β-葡萄糖苷酶等水解酶与纤维素酶的协同作用[15-18]。尽管已经注意到不同来源和不同种类的水解酶相复合在木质纤维素酶解产糖过程中具有积极的影响,但对水解酶来源和种类方面的认识还很有限,比如:尚未关注微生物源α-淀粉酶、β-淀粉酶、普鲁兰酶、酸/ 中性蛋白酶、酯酶和脂肪酶在辅助纤维素酶水解木质纤维素的积极作用以及植物内源性水解蛋白(水解酶和酶促因子)在木质纤维素水解方面的积极作用等。

   基于此,本文分别就目前微生物源活性蛋白和植物源性活性蛋白在纤维素酶酶解过程中已表现出的协同作用进行综述,并就它们与纤维素酶相协同作用的有关机理进行总结。在此基础上,对构建纤维素酶主导的复合酶体系(植物源活性蛋白+微生物源活性蛋白)在木质纤维素-糖平台方面的应用前景进行了展望。