木质素的生物降解及其应用

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1、第20卷第6期皮革科学与工程Vol.20，No.62010年12月LEATHERSCIENCEANDENGINEERINGDec.2010文章编号:1004-7964(2010)06-0027-05木质素的生物降解及其应用*李海涛，姚开，何强，贾冬英(四川大学轻纺与食品学院，四川成都610065)摘要:综述了具有降解木质素能力的微生物和酶的种类及其降解特性，阐述了木质素生物降解在生物化学制浆、纸浆生物漂白、造纸废水生物处理、饲料工业、生物肥料等领域的应用现状，展望了木质素生物降解技术研

2、究的发展趋势。关键词:木质素;生物降解;微生物;酶;应用中图分类号:Q948.12文献标识码:ABiodegradationandApplicationsofLignin*LIHai-tao，YAOKai，HEQiang，JIADong-ying(CollegeofLightIndustryandFoodEngineering，SichuanUniversity，Chengdu610065，China)Abstract:Inthispaper，thetypesandthedegradationcharacteristicsofligninolyticmicroorganisms

3、andlignin-degradingenzymesareintroduced．Inaddition，thepracticalapplicationsofligninbiodegradationinbiochemicalpulping，biologicalbleachingofpulp，biologicaltreatmentofpapermakingwastewater，feedindustryandbio-fertilizeraresummarized．Andtech-nologytrendsinligninbiodegradationareoutlook．Keywords:

4、lignin;biodegradation;microbes;enzymes;applications木质素资源十分丰富，是植物光合作用制造的1木质素的结构特点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，木质素资源并没有天然木质素是通过多种键合方式将其基本结得到有效的利用，大量的木质素作为造纸工业的副构单元—苯基丙烷类化合物连接而成的一种水不产物而排放，不仅是资源的一大浪费，而且严重污溶性、无规则、高度分支的高分子聚合物(如图1所染环境。采用物理和化学处理法，可减少约50%的示)，其复杂的化学结构和特殊的理化性质使其成木质素排放，但治理成本高，易

5、造成二次污染。利为自然界所有天然产物中最难转化的物质之一。用生物技术降解木质素，可以减少环境污染，变废植物组织中的木质素通常与其它成分以嵌合体的［1，2］为宝，实现资源再利用。因此，认识木质素的结形式存在，包围或黏合纤维素，使水分难以渗入，保构特点和了解其生物降解的研究进展，对于木质素护纤维素免遭微生物或其酶的攻击，成为有效利用［3］资源的合理化利用将具有一定的指导意义。其它资源的一大障碍。2可降解木质素的微生物及其酶类收稿日期:2010-04-18木质素是自然界的一种可再生资源。由于大基金项目:国家公益性农业科研专项基金(200803033-多数再生碳要么存在于木质素中，要么

6、存在于受木A004C)质素保护免受降解的其它化合物中，因此木质素的第一作者简介:李海涛(1985-)，男，河南永城人，硕士研究降解在地球碳循环中处于中心地位。生，研究方向为食物资源化学，E-mail:lihaitaoyong@163.com。通讯联系人:姚开，教授，E-mail:yaokai555@yahoo.com.cn。28皮革科学与工程第20卷菌能使木质素矿化高达27%。丝状细菌可使高达15%的木质素矿化，而非丝状细菌使木质素制品的矿化一般不会超过10%，且只能降解低相对分子质量木质素，这些微生物可能在木质素的最后矿化中起作用。褐腐真菌和软腐真菌也可以分泌一些降解木质素的

7、酶类，但它们分解木质素的能力不是很［4－6］强，因此研究报道较少。2.2可降解木质素的酶微生物降解木质素的酶属于胞外酶，主要有木图1木质素的化学结构及其键合方式质素过氧化物酶(LiP)、锰依赖过氧化物酶(MnP)Fig．1Chemicalstructureandbondingmodesoflignin和漆酶(Lacc)等。某些附属酶也间接参与其降解2.1可降解木质素的微生物过程，包括纤维二糖醌氧化还原酶(CBQ)、纤维二表1具有降解木质素能力的微生物及其降解特性糖脱氢酶(CDH)、乙二醛氧化