《木质素降解研究》PPT课件.ppt

木质素降解的研究 LIGINIDEGRADATIONOFRESEARCH 摘要 评述了木质生物降解的最新研究进展 主要包括木质素的生物降解机制 降解木质素的微生物种类及其产生的相关酶类 微生物的代谢调控和分子生物学 此外 对木质素降解生物的实际应用和应用前景也进行了评论 关键词 木质素 生物降解 秸杆 白腐真菌 环境保护 ABSTRACT Thequalityofthewoodthatthesolutionoftheborndownnewgrindinvestigateintotheexhibition TheLordwillincludingwoodgrainlifequalitythatmachinesystem dropdownsolutionofgrainofwoodsolutionmicroscopicthingskindofclassanditsproductionwasbornofenzymeinclose microscopiccontentofthegenerationxthecontrolandpointsthesonborntolearnthings Theoutside towoodqualitygraindropsolutionwhichshallbebornofborderwithandshouldbebeforeusingthescenealsointothelineevaluationtheory KEYWORDS woodqualitativeelement Borncontentdropsolution Strawpole White rotfungusreally Theenvironmentthecare 绪论 木质素资源十分丰富 是植物光合作用制造的总量仅次于纤维素的有机化合物 估计全球的木质素年产量可达1500亿t 然而 木质素资源并没有得到有效的利用 大量的木质素作为造纸工业的副产物而排放 不仅是资源的一大浪费 而且严重污染环境 采用物理和化学处理法 可减少约50 的木质素排放 但治理成本高 易造成二次污染 利用生物技术降解木质素 可以减少环境污染 变废为宝 实现资源再利用 因此 认识木质素的结构特点和了解其生物降解的研究进展 对于木质素资源的合理化利用将具有一定的指导意义 1 1基本概念1 2单体与结构1 3发展前景 1简介 木质素 lignin 是由四种醇单体 对香豆醇 松柏醇 5 羟基松柏醇 芥子醇 形成的一种复杂酚类聚合物 木质素是构成植物细胞壁的成分之一 具有使细胞相连的作用 在植物组织中具有增强细胞壁及黏合纤维的作用 其组成与性质比较复杂 并具有极强的活性 不能被动物所消化 在土壤中能转化成腐殖质 如果简单定义木质素的话 可以认为木质素是对羟基肉桂醇类的酶脱氢聚合物 它含有一定量的甲氧基 并有某些特性反应 木质素是由聚合的芳香醇构成的一类物质 存在于木质组织中 主要作用是通过形成交织网来硬化细胞壁 木质素主要位于纤维素纤维之间 起抗压作用 在木本植物中 木质素占25 是世界上第二位最丰富的有机物 纤维素是第一位 2 1概况2 2木质素的结构特点 2木质素的降解简略 绿色植物占地球陆地生物量的95 其化学物质组成主要是木质素 纤维素和半纤维素 它们占植物干重的比率分别为15 20 和20 农作物秸杆是这类生物质资源的重要组成部分 全世界年产量为20多亿吨 而我国为5亿多吨 但是 要充分 有效地利用这类资源却相当困难 这是由于秸秆产量随季节变化 且量大 低值 体积大 不便运输 大多数动物都不能消化其木质纤维素 自然降解过程又极其缓慢 导致大部分秸秆以堆积 荒烧等形式直接倾入环境 造成极大的环境污染和浪费 存在于秸秆中的非水溶性木质纤维素很难被酸和酶水解 主要是因纤维素的结晶度 聚合度以及环绕着纤维素与半纤维素缔合的木质素鞘所致 木质素与半纤维素以共价键形式结合 将纤维素分子包埋在其中 形成一种天然屏障 使酶不易与纤维素分子接触 而木质素的非水溶性 化学结构的复杂性 导致了秸秆的难降解性 所以 要彻底降解纤维素 必须首先解决木质素的降解问题 3 1三种重要木质素降解酶I 木质素过氧化物酶 LiPII 锰过氧化物酶 MnPIII 漆酶3 2三种木质素降解酶协同作用 3木质素降解微生物的种类 木质素是造纸工业排放黑液COD和色度形成的主要原因 其结构是由甲氧基取代的对 羟基肉桂酸聚合而成的异质多晶三维多聚体 分子间多为稳定的醚键 C C键 是目前公认的微生物难降解芳香化合物之一 自1934年Boruff和Buswell首次发现能降解木质素的微生物种群 人们对木质素的生物降解进行了大量研究 1983年和1984年发现了木质素过氧化物酶 LiP 和锰过氧化物酶 MnP 由日本吉田首次在生漆中发现的漆酶 Laccase 也始终引起着人们的关注 这三种酶被公认为是木质素重要的降解酶 4 1木质素降解酶的前景4 2木质素降解酶的特性4 3木质素降解微生物酶的活性调控机理4 4木质素生物降解的应用 4应用全景 在自然界中 能降解木质素并产生相应酶类的生物只占少数 木质素的完全降解是真菌 细菌及相应微生物群落共同作用的结果 其中真菌起着主要作用 降解木质素的真菌根据腐朽类型分为 白腐菌 使木材呈白色腐朽的真菌 褐腐菌 使木材呈褐色腐朽的真菌和软腐菌 前两者属担子菌纲 软腐菌属半知菌类 白腐菌降解木质素的能力尤于其降解纤维素的能力 这类菌首先使木材中的木质素发生降解而不产生色素 而后两者降解木质素的能力弱于其降解纤维素的能力 它们首先开始纤维素的降解并分泌黄褐色的色素使木材黄褐变 而后才部分缓慢地降解木质素 白腐菌能够分泌胞外氧化酶降解木质素 因此被认为是最主要的木质素降解微生物 结论 木质素生物降解技术在污水的有效治理和资源的合理利用方面将发挥巨大的作用 然而木质素复杂的化学结构及其特殊的理化性质决定了其尚有诸多问题需要解决 如可高效特异降解木质素理想微生物菌株的筛选 多菌种协同效应生物降解木质素的特性 生物与物理和化学多种技术手段联合运用降解木质素的效果 木质素降解产物精细化利用的途径等 其研究成果必将为木质素资源的合理有效利用提供强有力的技术支撑 在造纸 环境 饲料 肥料等领域将有相当广阔的应用前景 谢辞感谢我的导师王震老师 他严谨细致 一丝不苟的作风一直是我工作 学习中的