微生物降解纖維素技術(shù).doc

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1、微生物降解纖維素技術(shù)用纖維素分解細(xì)菌、康氏木霉徹底分解農(nóng)作物稿稈，分解產(chǎn)物無臭味，可直接作為草坪綠化、花卉栽培用肥料。經(jīng)濟(jì)效益高，環(huán)保效益顯著。微生物能夠致病，能夠造成食品、布匹、皮革等發(fā)霉腐爛，但微生物也有有益的一面。最早是弗萊明從青霉菌抑制其它細(xì)菌的生長中發(fā)現(xiàn)了青霉素，這對醫(yī)藥界來講是一個(gè)劃時(shí)代的發(fā)現(xiàn)。后來大量的抗生素從放線菌等的代謝產(chǎn)物中篩選出來?？股氐氖褂迷诘诙问澜绱髴?zhàn)中挽救了無數(shù)人的生命。一些微生物被廣泛應(yīng)用于工業(yè)發(fā)酵，生產(chǎn)乙醇、食品及各種酶制劑等；一部分微生物能夠降解塑料、處理廢水廢氣等等，并且可再生資源的潛力極大，稱為環(huán)保微生物；還有一些能在極端環(huán)境中生存的微生物，

2、例如：高溫、低溫、高鹽、高堿以及高輻射等普通生命體不能生存的環(huán)境，依然存在著一部分微生物等等。能夠分解纖維素的微生物很多。既有好氧性微生物，也有厭氧性微生物；既有細(xì)菌，也有放線菌和真菌。好氧性纖維素分解細(xì)菌:食纖維菌屬和生孢食纖維菌屬是土壤中常見的好氧性纖維素分解細(xì)菌。多囊菌屬、鐮狀纖維菌屬與纖維弧菌屬。許多放線菌能夠分解纖維素。土壤放線菌有2.0%~4.4%能分解纖維素，其中包括白色鏈霉菌、灰色鏈霉菌、紅色鏈霉菌等。放線菌的纖維素分解能力較弱，不及細(xì)菌和真菌。許多真菌具有很強(qiáng)的纖維素分解能力。其中主要有木霉、鐮刀霉、青霉、曲霉、毛霉、葡萄孢霉等屬的一些種。在森林的枯枝落葉中，占優(yōu)勢

3、的纖維素分解菌是擔(dān)子菌。在潮濕土壤中，真菌也是纖維素分解的優(yōu)勢菌群。厭氧性纖維素分解微生物主要是芽孢梭菌屬的一些種，如奧氏梭菌，另外還有一些與奧氏梭菌區(qū)別很小的嗜熱性種，如熱纖梭菌、溶解梭菌等。日本月桂冠開發(fā)成功只利用微生物即可直接將非食用植物原料轉(zhuǎn)化為生物乙醇的技術(shù)。該技術(shù)是通過固體培養(yǎng)麴，大量生產(chǎn)纖維素分解酶來實(shí)現(xiàn)的。在麴菌中加入生產(chǎn)纖維素分解酶的基因，即可在染色體上發(fā)現(xiàn)這種具有強(qiáng)大功能的、名為“基因啟動子（Promoter）”的堿基排列。該公司把擁有這種功能的麴菌稱為“超級麴菌”。通過使用超級麴菌，可以把稻谷皮和稻秸等固體纖維素分解為乙醇發(fā)酵所需的葡萄糖。而以前則需要經(jīng)過硫酸等

4、化學(xué)藥品或者高溫高壓進(jìn)行水處理。在以非食用植物為原料生產(chǎn)生物乙醇時(shí)，首先需要把纖維素分解為葡萄糖。由于纖維素的化學(xué)穩(wěn)定性較好并具有堅(jiān)固的結(jié)構(gòu)，此前必須利用硫酸等化學(xué)藥品、超臨界水以及亞臨界水（均為高溫高壓水）等才能使之分解為葡萄糖。使用這些方法，在原料液化處理中需要使用大量水資源，發(fā)酵后的蒸餾處理還會消耗大量能源。釀制日本酒時(shí)，固體麴在稻米中進(jìn)行繁殖時(shí)，可生成能夠?qū)⒌久字械牡矸鄯纸鉃槠咸烟牵ㄒ夯?，糖化）的酶。這種葡萄糖經(jīng)酵母發(fā)酵后可制成乙醇。月桂冠從釀酒工藝中受到啟發(fā)，培養(yǎng)出了在固體培養(yǎng)基上繁殖麴的同時(shí)，能夠?qū)⒗w維素分解為葡萄糖的麴菌。不但不需要大量用水，還降低了發(fā)酵后的蒸餾處理中能

5、源的耗費(fèi)。該公司2008年3月培養(yǎng)出了能夠把水溶性纖維素（低聚糖，cello-oligosaccharide）分解為葡萄糖，進(jìn)行乙醇發(fā)酵的“超級酵母”。此前在使用超級酵母的情況下，為了把固體纖維素分解為水溶性纖維素，需要進(jìn)行使用亞臨界水的預(yù)處理。而目前通過配合使用超級麴菌和超級酵母，只要利用超級麴菌把纖維素大致分解為水溶性纖維素，即可利用超級酵母使之進(jìn)行乙醇發(fā)酵。今后將不斷推進(jìn)可大量生產(chǎn)纖維素分解酶的超級麴菌的開發(fā)。此外，旨在提高安全性的研究還將不斷進(jìn)行，例如將加入超級麴菌中的生成纖維素分解酶的基因從麴菌自身提取等技術(shù)。此項(xiàng)研究作為NEDO（新能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合開發(fā)機(jī)構(gòu)）“生質(zhì)能高效轉(zhuǎn)

6、換技術(shù)開發(fā)”的一個(gè)環(huán)節(jié)，與神戶大學(xué)和大阪大學(xué)共同進(jìn)行。月桂冠等此次的研究成果將于8月27～29日，在宮城縣仙臺市的東北學(xué)院大學(xué)舉行的日本生物工學(xué)會2008年度大會上發(fā)表。這些能夠分解纖維素等物質(zhì)的微生物，能促進(jìn)資源的再生利用。對這些微生物開展的基因組研究，在深入了解特殊代謝過程的遺傳背景的前提下，有選擇性的加以利用，例如找到不同污染物降解的關(guān)鍵基因，將其在某一菌株中組合，構(gòu)建高效能的基因工程菌株，一菌多用，可同時(shí)降解不同的環(huán)境污染物質(zhì)，極大發(fā)揮其改善環(huán)境、促進(jìn)資源的再生利用的潛力。美國基因組研究所結(jié)合生物芯片方法對微生物進(jìn)行了特殊條件下的表達(dá)譜的研究，以期找到其降解有機(jī)物的關(guān)鍵基因，

7、為開發(fā)及利用確定目標(biāo)。