对里氏木霉产纤维素酶时种子培养的优化(2)

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3.2 滤纸酶活的测定 12

3.2.1 不同接种量的不同培养时间种子的酶活 12

3.2.2 加入不同C、N源的种子的酶活 15

3.3 结果分析 16

结论 18

参考文献 19

致谢 22

1 前言

1.1 研究背景

进入21世纪以来，人口的快速增长和全球经济的迅速发展，人类对于能源的需求也日益增大。调查数据显示，从2000年至2006年，我国每年的能源消耗都在以大约9％的速度逐年增加，尽管能源生产也速度每年也在加快，但生产的增长率远远大于消费的增长率[1]。同时，现有的煤、天然气和石油存储量的减少，发展新能源成为实现经济社会可持续发展的必经之路[2]。

关于新能源的开发，一个重要方面就是关于生物能源的开发利用。生物能源，是指利用生物质如玉米、小麦、淀粉等为原料来生成燃料乙醇和生物柴油等[2]。生物能源具有环保、清洁、可再生等多方面的优点，因此掀起了全世界研究的热潮，受到了各国研究者的青睐[2]。

目前，生产生物酒精的生物质主要是淀粉类的农作物，由于其成本较高，是汽油的两倍，导致大规模生产应用受到限制，而且中国人口众多，粮食问题一直存在，将大量的农作物用于生物能源的生产，会引起“人车争粮”[2]。因此开发新能源的重中之重就是寻找廉价但是产量大的非农作物作为生物能源的原材料[2]。

以纤维素、半纤维素和木质素形式存在的生物质收集并且存储了大量太阳能,是一种重要的能源和物质资源[3]。地球上最主要的生物质来自绿色植物,每年光合作用的生物质净产量约为1800亿t[4]。生物质中含量最多的是纤维素,其由成百上千个葡萄糖分子聚合而成,是地球上存在最丰富的有机大分子,储量约为850亿t[5]；其次是半纤维素,储量约为 500 亿t；第三类是木质素,由结构复杂的含芳香环的有机分子聚合而成,约占20 %,即350亿t[6]。这些生物质大多以农业和林业废弃物的形式存在,并且每年都在大量积累,这不仅会导致环境的恶化,而且会导致这种可利用资源的流失[3]。如果能将秸秆等天然纤维素物质作为原材料来降解转化生产生物酒精等燃料，不仅可以将这种废弃的生物质有效利用，而且对于生物能源的低价高效生产也具有重大的现实意义。

目前，纤维素资源的开发和利用己成为当今生物研究领域的一个热点，近年来Nature(2006)和Science(2007)均有关于纤维素发酵产生酒精新能源的相关报道[7-9]。利用纤维素生产生物乙醇的主要途径是通过纤维素酶将其降解为糖类，再通过发酵生产酒精。整个流程具有经济，环保，简单便捷的特点。纤维素酶主要来源于自然界中微生物的生产，在生物乙醇的制备过程中发挥重要作用，因此目前关于纤维素酶的研究很多集中在纤维素酶产生菌的选育以及菌种发酵条件优化等方面。真菌产生的纤维素酶大多是胞外酶,便于分离和提取,所以一般用于工业化生产的纤维素酶大多来自于真菌[10],在这些真菌中,Trichoderma 属,尤其是里氏木霉( T. reesei)被广泛地用于生产纤维素酶[11-27]。

目前,产纤维素酶能力最强的微生物是里氏木霉[25],它也是产纤维素酶和半纤维素酶的主要工业生产菌种[ 28]。

1.2 本文研究的目的和意义

随着社会的进步和发展，环境污染和能源短缺已成为迫在眉睫亟待解决的问题。人们对于纤维素酶的研究也转移到开辟新能源上来。纤维素酶能将自然界中广泛存在的秸秆类纤维素物质分解为可溶性糖类，再进一步转化为新能源——生物乙醇，这对于缓解或解决人类的能源危机意义重大[2]。纤维素酶已经在饲料、纺织、造纸、食品等生活和生产的各个方面显示出巨大的应用前景[29]。纤维素酶的生产主要来自于自然界中的微生物，人们已经筛选到很多可以产生纤维素酶的菌种，但是大多数产酶能力较低，对天然纤维素不能有很好的降解作用。目前还不能大规模的应用于工业生产。因此，对于发酵条件和种子培养优化的研究对于其大规模的实际应用有很大的现实意义。