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1、尖孢镰刀菌诱导产酶及同步糖化发酵产纤维素乙醇 组织中木质素与半纤维素以共价键形式结合，并将纤维素分子包埋其中，形成一种坚实的自然屏障2。 纤维素酶是一类能够将纤维素降解为寡糖和纤维二糖并最终水解为葡萄糖的多组分酶系，广泛存在于自然界的生物如真菌、细菌、少数动物体内，不同微生物所产纤维素酶系组成差别较大：木霉纤维素酶的-葡萄糖苷酶活性较低，而黑曲霉纤维素酶的外切葡聚糖酶活性较低3。尖孢镰刀菌具有较高的纤维素酶产量，而且前人对其纤维素分解系统的各个成分有较详细的探讨4。同时，尖孢镰刀菌也是一种能够利用己糖和戊糖发酵生产乙醇的丝状真菌。此外，它能夠产生大量的纤维素酶和半纤维素酶，使之能够在深层液体或
2、者固态培育条件下附着在木质纤维素底物上。尖孢镰刀菌的强致病性与其所产纤维素酶有亲密关系。由于植物病原菌通过渗入外细胞层和侵入不同的植物组织而感染宿主，感染期间病原菌会完全破坏细胞壁结构中纤维素等多聚物，对纤维素降解实力很强，因此对该菌纤维素降解系统的探讨最初是基于防治的目的。随着探讨的深化，尖孢镰刀菌的高产纤维素酶的性能渐渐被相识，其所产纤维素酶为胞外酶，且酶系完全5。纤维素酶发酵生产过程包括原料预处理、发酵过程2个阶段，原料主要包括麸皮、秸秆、酒糟、废纸浆等6。在进行纤维素酶发酵生产时，选择合适的发酵原料很关键。纤维素酶是诱导酶，碳源对菌种的产酶实力影响特殊大。同时，培育基和发酵时间对菌种产
3、酶实力也有影响。 同步糖化发酵采纳纤维素酶对木质纤维素进行水解，同时加入乙醇发酵菌，使水解与发酵在同一反应器内进行，且酶水解过程中得到的糖类能快速被微生物利用生产乙醇。由于酶解过程中产生的葡萄糖和纤维二糖会很快积累，会对纤维素酶产生特别显著的终端产物反馈抑制作用，抑制酶解，使得最终的糖的转化率降低。同步糖化发酵可以消退纤维素酶受葡萄糖和纤维二糖的终产物抑制，提高纤维素酶解的效果并能降低酶制剂的用量，具有染菌风险小、转化率高、获得乙醇浓度较高等优点7。 1 材料与方法 1.1 材料 1.1.1 原料、试剂与仪器 柠条锦鸡儿采自内蒙古凉城县，小麦秸秆采自山东省枣庄市;水稻秸秆采自湖南省永州市。试验
4、地点为天津科技高校生物工程学院，试验时间为2022年34月，主要试剂包括羧甲基纤维素钠、蛋白胨、酵母提取物、柠檬酸、硫酸镁、磷酸二氢钾、硫酸铵、氯化钙、磷酸氢二钠、磷酸二氢钠、无水乙醇。主要仪器：微型植物粉碎机，购自温岭市林大机械有限公司;立式压力蒸汽灭菌器，购自上海申安医疗器械厂;循环水式真空泵SHZ-D，购自巩义市予华仪器有限责任公司;水分仪，购自瑞士梅特勒-托利多仪器有限公司;高效液相色谱，购自安捷伦科技有限公司;恒温水浴锅，购自常州市凯航仪器有限公司;电热鼓风干燥箱，购自天津市中环试验电炉有限公司;超净工作台，购自苏州安泰空气技术有限公司;恒温培育振荡器，购自上海智城分析仪器制造有限公
5、司;水浴振荡器，购自哈尔滨市东联电子技术开发有限公司;精密电子天平，购自瑞士梅特勒-托利多仪器有限公司;pH计，购自梅特勒-托利多仪器有限公司。 1.1.2 菌种与培育基 尖孢镰刀菌菌种由天津科技高校生物工程学院应用微生物与酶工程试验室供应;酵母由笔者所在试验室供应。马铃薯葡萄糖琼脂培育基：马铃薯200 g/L，葡萄糖 20 g/L，若制固体培育基加琼脂20 g/L，不调整pH值。酵母浸出粉胨葡萄糖培育基：酵母膏 10 g/L，蛋白胨 20 g/L，葡萄糖20 g/L，若制固体培育基加琼脂20 g/L，不调整pH值。发酵产酶培育基A：底物30 g/L，CMC-Na 5 g/L，蛋白胨10 g/L，磷酸二氢钾1 g/L，硫酸镁0.2 g/L，硫酸铵 3 g/L，pH值6.0。发酵产酶培育基B：底物 40 g/L，磷酸二氢钾1.0 g/L，氯化钙0.3 g/L，硫酸镁 0.3 g/L，磷酸氢二铵 10 g/L，磷酸二氢钠6.94 g/L，磷酸氢二钠9.52 g/L，pH值 6.0。 第3页 共3页第 3 页 共 3 页第 3 页 共 3 页第 3 页 共 3 页第 3 页 共 3 页第 3 页 共 3 页第 3 页 共 3 页第 3 页 共 3 页第 3 页 共 3 页第 3 页 共 3 页第 3 页 共 3 页