[發明專利]一株木霉菌株及其在制備纖維素酶中的應用

有效

• 申請號: 201210276891.4
• 申請日: 2012-08-06
• 公開（公告）號: CN102787078A
• 公開（公告）日: 2012-11-21
• 發明（設計）人: 馮家勛;張政;劉君梁;藍健益;馬慶生
• 申請（專利權）人: 廣西大學
• 主分類號: C12N1/14
• 分類號: C12N1/14;C12N9/42;C12P7/10;C12P19/14;C12P19/02;C12R1/885
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 關暢

技術領域

本發明涉及生物技術領域，尤其涉及一株木霉菌株及其在制備纖維素酶中的應用。

背景技術

植物生物質是地球上最大量的可再生生物質資源，而且被認為在未來會像石油那樣起重要作用。纖維素和半纖維素是植物生物質的主要組分，通過纖維素酶對纖維素的水解，纖維素可被轉化成葡萄糖，葡萄糖能夠被進一步轉化成乙醇或其它有用的化學品（Lynd?LR,Weimer?PJ,van?Zyl?WH,et?al.Microbial?cellulose?utilization:fundamentals?and?biotechnology.Microbiol?Mol?Biol?Rev.2002,66:506–577）。

第一代燃料乙醇，主要是用蔗糖或者玉米淀粉或其他谷物發酵生產。在過去的30多年里，巴西、美國和其他一些國家已經把燃料乙醇作為車用汽油的混合組分或者完全單獨作為燃料廣泛使用（Martin?MA.First?generation?biofuels?compete.N?Biotechnol.2010,27:596–608）。第二代燃料乙醇，主要是指以木質纖維素為原料生產的乙醇（Sims?RE,Mabee?W，Saddler?JN,et?al.An?overview?of?second?generation?biofuel?technologies.Bioresour?Technol.2010,101:1570–1580）。從20世紀70年代以來，針對以木質纖維素為原料生產燃料乙醇進行了大量的研究工作。在這一生物轉化的過程中，最關鍵的階段是通過纖維素酶催化將纖維素水解成葡萄糖。與第一代燃料乙醇生產中淀粉水解過程相比，由于纖維素極強的結晶性質，水解時纖維素酶的用量比淀粉酶的用量要大很多（Merino?ST，Cherry?J.Progress?and?challenges?in?enzyme?development?for?biomass?utilization.Adv?Biochem?Eng?Biotechnol.2007,108:95-120）。

纖維素酶是一種多組分酶系的總稱，按其催化功能，纖維素酶可分為三類酶組分，它們分別是內切-1,4-β-D-葡聚糖酶(endo-1,4-β-D-glucanase,EC3.2.1.4)、外切-1,4-β-D-葡聚糖酶(exo-1,4-β-D-glucanase)或纖維二糖水解酶（cellobiohydrolase）（EC3.2.1.91）和β-葡萄糖苷酶(β-glucosidase,EC3.2.1.21)（Zhang?PYH,Himmel?ME,Mielenz?JR.Outlook?for?cellulase?improvement：screening?and?selection?strategies.Biotechnol?Advan.2006,24:452-481）。內切-1,4-β-D-葡聚糖酶（以下簡稱內切葡聚糖酶）作用于纖維素分子內部，隨機水解纖維素分子內的β-1,4-糖苷鍵，產生短的纖維素鏈，暴露出新的纖維素末端。外切-1,4-β-D-葡聚糖酶（以下簡稱外切葡聚糖酶）以有序方式（processive?manner），沿著纖維素末端（還原端或非還原端）由外向內水解β-1,4-糖苷鍵，釋放纖維二糖；此外，外切葡聚糖酶也作用于結晶纖維素，將纖維素長鏈從結晶區中剝離出來（Teeri?TT.Crystalline?cellulose?degradation：new?insight?into?the?function?of?cellobiohydrolase.Trends?Biotechnol.1997,15:160-167）。β-葡萄糖苷酶將纖維二糖或其它可溶性的纖維寡糖水解成葡萄糖分子，可消除纖維二糖對內切葡聚糖酶和外切葡聚糖酶的反饋抑制。在這三類酶的協同作用下，纖維素最終被降解為葡萄糖（Lynd?LR,Weimer?PJ,van?Zyl?WH,et?al.Microbial?cellulose?utilization：fundamentals?and?biotechnology.Microbiol?Mol?Biol?Rev.2002,66:506–577）。