[发明专利]一株木霉菌株及其在制备纤维素酶中的应用

说明书

技术领域

本发明涉及生物技术领域，尤其涉及一株木霉菌株及其在制备纤维素酶中的应用。

背景技术

植物生物质是地球上最大量的可再生生物质资源，而且被认为在未来会像石油那样起重要作用。纤维素和半纤维素是植物生物质的主要组分，通过纤维素酶对纤维素的水解，纤维素可被转化成葡萄糖，葡萄糖能够被进一步转化成乙醇或其它有用的化学品（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发酵生产。在过去的30多年里，巴西、美国和其他一些国家已经把燃料乙醇作为车用汽油的混合组分或者完全单独作为燃料广泛使用（Martin MA.First generation biofuels compete.N Biotechnol.2010,27:596–608）。第二代燃料乙醇，主要是指以木质纤维素为原料生产的乙醇（Sims RE,Mabee W，Saddler JN,et al.An overview of second generation biofuel technologies.Bioresour Technol.2010,101:1570–1580）。从20世纪70年代以来，针对以木质纤维素为原料生产燃料乙醇进行了大量的研究工作。在这一生物转化的过程中，最关键的阶段是通过纤维素酶催化将纤维素水解成葡萄糖。与第一代燃料乙醇生产中淀粉水解过程相比，由于纤维素极强的结晶性质，水解时纤维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）。

纤维素酶是一种多组分酶系的总称，按其催化功能，纤维素酶可分为三类酶组分，它们分别是内切-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)或纤维二糖水解酶（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）。内切-1,4-β-D-葡聚糖酶（以下简称内切葡聚糖酶）作用于纤维素分子内部，随机水解纤维素分子内的β-1,4-糖苷键，产生短的纤维素链，暴露出新的纤维素末端。外切-1,4-β-D-葡聚糖酶（以下简称外切葡聚糖酶）以有序方式（processive manner），沿着纤维素末端（还原端或非还原端）由外向内水解β-1,4-糖苷键，释放纤维二糖；此外，外切葡聚糖酶也作用于结晶纤维素，将纤维素长链从结晶区中剥离出来（Teeri TT.Crystalline cellulose degradation：new insight into the function of cellobiohydrolase.Trends Biotechnol.1997,15:160-167）。β-葡萄糖苷酶将纤维二糖或其它可溶性的纤维寡糖水解成葡萄糖分子，可消除纤维二糖对内切葡聚糖酶和外切葡聚糖酶的反馈抑制。在这三类酶的协同作用下，纤维素最终被降解为葡萄糖（Lynd LR,Weimer PJ,van Zyl WH,et al.Microbial cellulose utilization：fundamentals and biotechnology.Microbiol Mol Biol Rev.2002,66:506–577）。