一种用于木质纤维素解聚作用的组合物及其解聚方法技术

本发明专利技术涉及木质纤维素降解技术领域，特别涉及一种用于木质纤维素解聚作用的组合物及其解聚方法。公开了一种用于木质纤维素解聚作用的组合物包括脱氢酶和纤维素酶。在相同纤维素酶含量存在的情况下，很大程度上提高木质纤维素的降解效率。本发明专利技术还公开了利用组合物解聚木质纤维素的方法，为将所述组合物中的纤维素酶和脱氢酶添加入木质纤维素中进行降解反应，其中，1g所述底物添加10FPU的所述纤维素酶以及1g所述底物添加80-120μg脱氢酶。本发明专利技术申请人经过大量的试验，旨在为实际生产确定降解木质纤维素的比较适宜的组合物中脱氢酶和纤维素酶用量以及反应条件，最大程度充分利用组合物，提高木质纤维降解反应获得糖的产量，降低生产成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及木质纤维素降解
，特别涉及一种用于木质纤维素解聚作用的组合物及其解聚方法。
技术介绍
近年来，在深入研究纤维素酶主要组分的基础上，发现一些非水解酶活性的纤维素降解因子已经成为当前研究热点。在自然界对纤维素的生物降解过程中，除了主要的酶解机制外是否存在其他新型的纤维素酶协同降解因子？早在半个世纪前，Reese等(Reeseetal.，1950)提出应该存在破坏结晶纤维素的氢键酶，至今还未在微生物中得到很好的证实(高培基，2003)。闫伯旭等人在对拟康氏木霉和紫微青霉的CBHI的CBD区进行研究时发现CBD吸附于纤维素后会导致其超分子结构的破坏，同时不产生还原糖，即纤维素内的糖苷键未被水解(YanandSun，1997)。2002年Saloheimo等人在瑞氏木霉的胞外分泌蛋白组分中发现了Swollenin蛋白，该蛋白类似于植物中的Expansin蛋白，命名为膨胀因子(Swollenin)(Saloheimoetal.，1997)。Swollenin蛋白作用于滤纸和棉纤维素后，用光学显微镜观察到类似于超声波处理后的纤维结构破坏的现象，同时并没有还原糖的产生。虽然该蛋白分泌量极小，但是能够破坏纤维结晶结构，使纤维结构更无序，更膨胀，有利于纤维素酶和纤维素的结合，从而提高了纤维素酶水解木质纤维素的能力，但是Swollenin和纤维素酶协同作用程度有限(Yaoetal.，2008)。在陆生梭孢菌(Thielavia.terrestris)的胞外粗酶液中发现了GH61家族蛋白。在水解玉米秸秆的实验中，加入不到总酶量5％的GH61家族蛋白，可以使水解作用所需纤维素酶的用量减少到原来的1/2。使用表达了T.terrestrisGH61B蛋白的里氏木霉菌株，可以在减少酶用量1.4倍的情况下于120h内将90％纤维素转化为葡萄糖。GH61蛋白本身对酸处理玉米秸秆或者其它木质纤维素底物没有明显的可察觉的水解酶活性。这说明水解作用的提高不是由于GH61蛋白质本身具有内切或者外切葡聚糖酶的活性引起的。GH61的作用机理现在被推测为其可作为多糖单加氧酶，为纤维素酶解过程提供电子，发生氧化还原反应(Dimarogonaetal，2012)。Swollenin蛋白只存在于里氏木霉中，对其他高产纤维素酶真菌酶系改造指导意义不大。并且现已经发现纤维素酶降解因子与商业纤维素酶协同作用不太明显，作用机理还不透彻。所以亟待发现新型的纤维素酶协同降解因子，更加透彻解析木质纤维素降解机理。
技术实现思路
本专利技术目的之一在于提供一种用于木质纤维素解聚作用的组合物。在相同纤维素酶含量存在的情况下，很大程度上提高木质纤维素的降解效率。本专利技术目的之二在于提供利用所述组合物解聚木质纤维素的方法，本专利技术申请人经过大量的试验，旨在为实际生产确定降解木质纤维素的比较适宜的组合物中脱氢酶和纤维素酶用量以及反应条件，最大程度充分利用组合物，提高木质纤维降解反应获得糖的产量，降低生产成本。该用于木质纤维素解聚作用的组合物在提高木质纤维素水解产糖量，降低生物质-糖的转化成本中的应用。本专利技术提供的技术方案为：一种用于木质纤维素解聚作用的组合物，其特征在于，所述组合物包括脱氢酶和纤维素酶。优选的是，所述脱氢酶包含：(a)组合物氨基酸序列：SEQIDNo.1所示的氨基酸序列；(b)在(a)限定的所述组合物中经过缺失、插入或置换一个或几个氨基酸且与(a)所述多肽具有相同生物学功能的由(a)衍生的氨基酸序列。优选的是，所述纤维素酶包括内切酶、外切酶以及β-葡萄糖苷酶。一种利用组合物解聚木质纤维素的方法，其特征在于，包括以下步骤：将所述组合物中的纤维素酶和脱氢酶添加入木质纤维素中进行降解反应，其中，1g所述底物添加10FPU的所述纤维素酶以及1g所述底物添加80-120μg脱氢酶。优选的是，1g所述底物添加110μg脱氢酶。优选的是，所述降解反应所需温度为45～55。℃以及pH为4.4～5.2。优选的是，所述降解反应所需温度为50℃以及pH为4.8。优选的是，所述降解反应的产物是糖。本专利技术的有益效果是：脱氢酶本身并没有水解活性，由于分子量较小，可以透过木质纤维素的较小的间隙进入内部，同时通过其产生的自由基HO·可以攻击木素和氢键网络，使无定形的纤维素无序化，结构变得松散。有利于纤维素酶等酶蛋白和底物结合，快速地发生降解反应。自由基的作用是无选择性的，具有广泛的作用位点。一方面自由基可以破坏纤维素的β-1，4糖苷键，生成葡萄糖。另一方面脱氢酶产生的自由基具有强氧化性，当自由基进入木质纤维素内部后，靠羟基结合的氢键结构消失，链间的作用力变小，使木质纤维素结晶区趋于无定形化，大大降低了木质纤维素抗降解的屏障，为进一步酶解提供有利条件，所以脱氢酶与纤维素酶之间存在强烈的协同作用，是用于木质纤维素解聚作用效果比较好的组合物。本专利技术人经过试验证明，在纤维素酶中添加一定量的脱氢酶后可以显著提高木质纤维的降解效率。并且，本专利技术的组合物解聚木质纤维素的方法，为实际生产确定降解木质纤维素的比较适宜的组合物中脱氢酶和纤维素酶用量以及反应条件，最大程度充分利用组合物，提高木质纤维降解反应获得糖的产量，降低生产成本。本专利技术所涉及到的术语定义除非另外定义，否则本文所用的所有技术及科学术语都具有与本专利技术所属领域的普通技术人员通常所了解相同的含义。虽然在本专利技术的实践或测试中可使用与本文所述者类似或等效的任何方法、装置和材料，但现在描述优选方法、装置和材料。术语“氨基酸”意指构成蛋白质的基本单位，赋予蛋白质特定的分子结构形态，使它的分子具有生化活性。蛋白质是生物体内重要的活性分子，包括催化新陈代谢的酶，两个或两个以上的氨基酸化学聚合成肽，一个蛋白质的原始片段，是蛋白质生成的前体，氨基酸广义上是指既含有一个碱性氨基又含有一个酸性羧基的有机化合物，正如它的名字所说的那样。但一般的氨基酸，则是指构成蛋白质的结构单位。在生物界中，构成天然蛋白质的氨基酸具有其特定的结构特点，即其氨基直接连接在α-碳原子上，这种氨基酸被称为α-氨基酸。在自然界中共有300多种氨基酸，其中α-氨基酸21种。α-氨基酸是肽和蛋白质的构件分子，也是构成生命大厦的基本砖石之一。术语“缺失”意指一个正常染色体断裂后丢失了一个片段，这片段上的基因也随之失去，在本专利技术中意指氨基酸序列除了为SEQIDNo.1所示的氨基酸序列之外，还包括氨基酸序列中丢失一个或几个氨基酸的不影响其功能的新的氨基酸序列。术语“插入”意指利用基因操作技术把一段DNA接入另一段DNA中或克隆载体中去，在本专利技术中意指氨基酸序列除了为SEQIDNo.1所示的氨基酸序列之外，还包括氨基酸序列中插入一个或几个氨基酸的不影响其功能的新的氨基酸序列。术语“置换”意指一种基因重组载体，一般利用同源重组将基因组中的某段基因替换，而达到基因敲除的目的，在本专利技术中意指氨基酸序列除了为SEQIDNo.1所示的氨基酸序列之外，还包括氨基酸序列中一个或几个氨基酸被其他本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于木质纤维素解聚作用的组合物，其特征在于，所述组合物包括脱氢酶和纤维素酶。

【技术特征摘要】
1.一种用于木质纤维素解聚作用的组合物，其特征在于，所述组合物包
括脱氢酶和纤维素酶。
2.根据权利要求1所述的用于木质纤维素解聚作用的组合物，其特征在
于，所述脱氢酶包含：
(a)组合物氨基酸序列：SEQIDNo.1所示的氨基酸序列；
(b)在(a)限定的所述组合物中经过缺失、插入或置换一个或几个氨基
酸且与(a)所述多肽具有相同生物学功能的由(a)衍生的氨基酸序列。
3.根据权利要求1所述的用于木质纤维素解聚作用的组合物，其特征在
于，所述纤维素酶包括内切酶、外切酶以及β-葡萄糖苷酶。
4.一种利用如权利要求1所述组合物解聚木质纤维素的方法，其特征在
于，包括以下步骤：
将所述组合物中的纤维...

【专利技术属性】
技术研发人员：高乐，李晨，张东远，陈树林，
申请(专利权)人：中国科学院天津工业生物技术研究所，
类型：发明
国别省市：天津;12