对里氏木霉产纤维素酶的对各种诱导物的研究(2)

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2.3.5 各种诱导剂最适浓度对里氏木霉产纤维素酶的影响 13

结论 15

参考文献 16

致谢 17

1 前言

1.1 研究背景

能源是人们赖以生存和持续发展的重要物质基础[1]。20世纪中，人类主要煤炭、石油、天然气为主要的能源。而根据国际能源机构的统计，按照如今化石燃烧的不合理开采利用下去，地球上石油、天然气、煤炭三种能源供人类开采使用的时间分别只有40年、60年和220年。进入21世纪，由于化石的不可再生性以及化石燃料燃烧对环境造成的污染日趋严重，人类面临着严重的能源问题以及环境污染问题。能源问题的严重性更是越来越突出，确切地说，能源问题已经不仅仅是某一个国家的问题，而是整个世界，整个人类社会所要面临和解决的首要问题[2]。经济的发展建立在一个强有力的能源供应的基础上，在该能源使用的同时，要控制其对生态环境的影响是保证现代化建设首要问题。因此我国现阶段能源中需要的加快研发低能耗、低污染的新能源，同时需要大力节能、减少能源的损耗，合理控制污染能源的使用量，增加绿色能源的使用[3]。燃料乙醇是生物能源中最容易实现产业化的品种之一，早在20世纪初就有产品面市，后来因为中东地区对石油的大规模、低成本、无节制的开发，燃料乙醇在经济上较石油差而被淘汰。近二十多年来，随着化石能源日渐枯竭，石油价格攀升，寻找清洁环保、可再生的石油替代品及其制备技术又成为世界各国关注的焦点[3]。但从长远看，由于石油是不可再生资源，石油价格还会继续上涨。科学家们预测2050年原油的生产将由现在的每年250亿桶下降到50亿桶，这就迫使我们寻求新能源，开发新的转化技术。普遍认为，燃料乙醇制备及其使用技术的开发对节约石油资源、减少环境污染、促进农业生产和其它相关产业的发展具有重大意义[1,4]。论文网

1.2 立题依据

纤维素占植物干重的35%-50%，是地球上分布最广，含量最高的碳水化合物，同时纤维素又是地球上数量最为庞大的可再生能源，纤维素的降解是生物圈碳元素循环的中心环节[5]。木质纤维原料主要由纤维素、半纤维素和木质素构成，将其转化为乙醇需经过一系列复杂的工艺，主要包括原料预处理、(半)纤维素酶水解和戊糖己糖发酵等步骤。其中纤维素酶水解这一步成本几乎占整个工艺的60%[6]，这主要是由于纤维素酶高昂的成本所造成。

因为其中木质纤维素含量高，生物降解非常慢,导致其利用率很低，因此我国每当农业生产过后，总有一些地区对秸秆等不易降解的农作物残渣进行焚烧，不仅浪费了能源同时也造成了大气污染。因此科学家们近年来对纤维素降解方面进行了大量的研究，发现其实最经济、环保的方法就是通过生物降进行解通常可通过降低纤维素酶生产成本[7]、降低酶用量及酶的回收使用这些方面来降低纤维素酶在整个乙醇生产成本中的比重。在降低生产成本方面，可以通过筛选诱变或是基因工程手段获得高产菌株，从而提高单位体积产量；使用廉价的底物及改善发酵条件；提高酶的稳定性；生产对固体底物有更高活力的酶来达到[8,9]。

除了制备低成本、高活力的酶是目前纤维素酶研究领域的热点，纤维素酶的诱导合成过程也是一个难点。里氏木霉中所有纤维素酶的基因都是协同表达的，只要有一种纤维素酶表达，其他纤维素酶也会随着表达，但不同的诱导剂下，所表达的量并不完全一致，以外切葡聚糖酶的表达量最多，但培养基中葡萄糖的存在，会抑制纤维素酶的表达。虽然目前普遍接受了槐糖是里氏木霉（Trichoderma reesei）真正诱导物[10]，但微晶纤维素、乳糖、低聚木糖和葡萄糖等也具有一定的诱导作用[11]。