發(fā)布時(shí)間：2019-03-29所屬分類：農(nóng)業(yè)論文瀏覽：1次
摘 要： 摘要：隨著能源不斷枯竭，開(kāi)發(fā)新能源迫在眉睫，自然界中木質(zhì)素儲(chǔ)量豐富，但由于其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定難以降解，目前沒(méi)有得到有效利用，微生物在木質(zhì)素分解的各個(gè)環(huán)節(jié)都能發(fā)揮作用，通過(guò)對(duì)微生物分解木質(zhì)素機(jī)理的研究，找到能夠快速有效分解木質(zhì)素的微生物成為目前研究
摘要：隨著能源不斷枯竭，開(kāi)發(fā)新能源迫在眉睫，自然界中木質(zhì)素儲(chǔ)量豐富，但由于其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定難以降解，目前沒(méi)有得到有效利用，微生物在木質(zhì)素分解的各個(gè)環(huán)節(jié)都能發(fā)揮作用，通過(guò)對(duì)微生物分解木質(zhì)素機(jī)理的研究，找到能夠快速有效分解木質(zhì)素的微生物成為目前研究的熱點(diǎn)。
關(guān)鍵詞：微生物,木質(zhì)素,降解,乙醇
世界上目前使用最主要的能源是化石能源，但其儲(chǔ)量逐漸減少，且具有不可再生性，新能源的開(kāi)發(fā)迫在眉睫。目前生物燃料的開(kāi)發(fā)得到了各國(guó)政府的高度重視和支持�？萍脊ぷ髡咄ㄟ^(guò)研究，取得了一定的成果。生物能源的開(kāi)發(fā)分為3個(gè)階段：第一代生物能源主要采用糧食作物為原料生產(chǎn)乙醇，但由于存在與人爭(zhēng)糧的問(wèn)題，發(fā)展受到局限;第二代生物能源以木薯、甜高粱和纖維素等非糧作物為原料，利用纖維素生產(chǎn)乙醇有利于發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì);第三代生物燃料以木質(zhì)素為原料生產(chǎn)乙醇，具有廣闊的發(fā)展前景。
1木質(zhì)素簡(jiǎn)介
木質(zhì)素是一種生物大分子，在自然界中儲(chǔ)量非常豐富，其含量?jī)H次于纖維素，并且具有可再生性，每年產(chǎn)量約600萬(wàn)億噸，是一種豐富的原料來(lái)源。同時(shí)在造紙工業(yè)中木質(zhì)素是紙漿造紙廢水中的主要污染物，因此，發(fā)展以木質(zhì)素為原料生產(chǎn)生物乙醇技術(shù)，對(duì)于環(huán)境和經(jīng)濟(jì)兩方面都能起到積極的促進(jìn)作用[1]。
雖然以木質(zhì)素為原料生產(chǎn)乙醇具有諸多優(yōu)勢(shì)，但技術(shù)難點(diǎn)在于木質(zhì)素在植物中起支撐和強(qiáng)化結(jié)構(gòu)的作用，因此很難被直接水解或酶解，降解木質(zhì)素是制備木質(zhì)素乙醇目前最大的障礙，現(xiàn)有的技術(shù)還難以達(dá)到大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)的要求，亟需開(kāi)發(fā)新的方法對(duì)木質(zhì)素進(jìn)行有效的降解。
2木質(zhì)素的結(jié)構(gòu)
木質(zhì)素的基本結(jié)構(gòu)有3種：1)愈創(chuàng)木基丙烷，2)紫丁香基丙烷，3)對(duì)羥苯基丙烷。這3種結(jié)構(gòu)通過(guò)醚鍵和C-C鍵連接在一起，形成三維結(jié)構(gòu)的無(wú)規(guī)聚合物[2]，目前沒(méi)有明確的方法能夠檢測(cè)出木質(zhì)素的天然結(jié)構(gòu)，只能通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究模擬出一些木質(zhì)素的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)模型。木質(zhì)素由于其結(jié)構(gòu)對(duì)酶的水解作用有抗性，降解所需的周期長(zhǎng)，是公認(rèn)的微生物難降解的芳香族化合物之一，使其使用收到局限，難以用于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)[3]。
3木質(zhì)素降解微生物的種類
在木質(zhì)素降解的過(guò)程中，各種微生物菌能發(fā)揮一定作用，其中真菌的起到主要作用，細(xì)菌也能起到一定作用，可以使木質(zhì)素變性，從堅(jiān)固的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為可溶性的聚合物狀態(tài)，進(jìn)而容易被降解轉(zhuǎn)化[4]。張金萍等發(fā)現(xiàn)的靈芝屬某些菌種對(duì)木質(zhì)素有較好的降解能力[5]。
以上兩種微生物聯(lián)合使用降解作用增強(qiáng)，其中真菌的主要菌種有3個(gè)：軟腐菌、褐腐菌和白腐菌。應(yīng)用前景好且降解能力強(qiáng)的是白腐菌;有降解作用的細(xì)菌主要有厭氧梭菌、不動(dòng)桿菌屬、黃桿菌屬、微球菌屬等。降解能力最強(qiáng)的是放線菌，如屬于鏈霉菌的絲狀細(xì)菌降解可達(dá)20%[6]。
4應(yīng)用前景分析
4.1秸稈發(fā)酵產(chǎn)酒精
以秸稈為原料生產(chǎn)燃料乙醇在解決能源短缺問(wèn)題上有重要的意義，如何實(shí)現(xiàn)可再生植物纖維資源高效利用與轉(zhuǎn)化，是我國(guó)能源、環(huán)境以及實(shí)現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)的迫切要求。秸稈中的主要成分是纖維素、半纖維素和木質(zhì)素，相互緊密結(jié)合形成天然穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，在常態(tài)下很難被分解，這是木質(zhì)纖維材料綜合利用的關(guān)鍵[7]。微生物降解處理木質(zhì)素相對(duì)于化學(xué)法來(lái)說(shuō)是一種更為安全、無(wú)公害的方法，也是目前國(guó)內(nèi)外的研究熱點(diǎn)[8]。
4.2減少造紙污染
在造紙工業(yè)中由制漿工段中排出大量含有木質(zhì)素的工業(yè)廢水，造成嚴(yán)重的環(huán)境污染，目前以發(fā)現(xiàn)白腐菌對(duì)制漿黑液中的不溶性的硫酸鹽木質(zhì)素有很好的降解能力，而且將白腐菌作用于紙漿中，可有效去除紙漿中殘余的木質(zhì)素，同時(shí)達(dá)到減少漂白劑的用量、減輕毒性有機(jī)物對(duì)環(huán)境污染的目的，減少漂白廢水的產(chǎn)生，降低水體中木質(zhì)素污染及有機(jī)氯的污染，微生物降解木質(zhì)素的研究對(duì)造紙工業(yè)的污染問(wèn)題有重大的研究?jī)r(jià)值。
參考文獻(xiàn)：
[1]王敏.白腐菌降解木質(zhì)素研究進(jìn)展[J].衡水學(xué)報(bào)，2011，13(1)：51-53.
[2]王文明.微生物降解秸稈原理簡(jiǎn)析[J].南方農(nóng)業(yè)，2018，12(4)：38-40.
[3]張來(lái)麗，李剛，毛潤(rùn)乾.白蟻腸道微生物降解木質(zhì)素研究進(jìn)展[J].湖北農(nóng)業(yè)科學(xué)，2011(3)：433-436.
[4]付春霞，付云霞，邱忠平，等.木質(zhì)素生物降解的研究進(jìn)展[J].浙江農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2014，26(4)：1139-1144.
[5]張金萍，王敬文，姜景民，等.靈芝屬木質(zhì)素降解高效菌株篩選[J].林業(yè)科學(xué)研究，2005，18(1)：106-108.
[6]張鵬飛，李素艷，余克非，等.木質(zhì)素降解細(xì)菌的篩選及園林廢棄物降解研究[J].安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2018，45(4)：676-681.
[7]陳昕，姜成浩，羅安程.秸稈微生物降解機(jī)理研究[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2013(23)：9728-9731.
[8]王文明.微生物降解秸稈原理簡(jiǎn)析[J].南方農(nóng)業(yè)，2018，12(4)：38-40.
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