木質纖維素降解酶與生物煉製

《木質纖維素降解酶與生物煉製》是2011年9月1日化學工業出版社出版的圖書，作者是曲音波。《木質纖維素降解酶與生物煉製》可供從事纖維素科學研究、教學的科技人員及研究生閱讀，也可為從事農業資源利用和產業開發的科技人員和管理人員提供參考。

基本介紹

• 書名：質纖維素降解酶與生物煉製
• 作者：曲音波
• ISBN：9787122113115
• 頁數：259頁
• 出版社：化學工業出版社
• 出版時間：第1版 (2011年9月1日)
• 裝幀：平裝
• 開本：16
• 正文語種:： 簡體中文

圖書信息

條形碼: 9787122113115

產品尺寸及重量: 25.4 x 18.4 x 1.2 cm ; 481 g

內容簡介

《木質纖維素降解酶與生物煉製》內容主要包括木質纖維素生物降解轉化的意義、進展與展望，植物纖維資源結構及其理化性質，降解纖維素的微生物及其酶系，木質纖維素微生物降解的機理，高效降解菌株和酶系的篩選，纖維素酶分子改造和酶系改造，乙醇發酵菌株選育與改造，原料預處理技術，糖化與發酵生產技術及生產工藝，木質纖維素資源的生物煉製技術等。

《木質纖維素降解酶與生物煉製》突出的特點在於，參與寫作的每位作者都長期從事與所寫章節相關領域的研究，對各章的內容有較深刻的理解和體會，在介紹相關基礎知識的同時，注意突出了對包括作者自身研究在內的最新研究進展的介紹，可以幫助新近進入這一研究領域的科學研究工作者和工程技術人員，能夠對這一複雜的多學科交叉的科學和工程技術問題較快地獲得較深入的了解。

圖書目錄

第1章 概論——木質纖維素生物降解轉化技術的意義、進展與展望1

1.1 社會發展過程中的資源、能源、環境問題1

1.2 木質纖維素生物降解轉化技術的工藝路線和研究進展6

1.2.1 植物纖維原料預處理技術8

1.2.2 纖維素酶生產技術8

1.2.3 乙醇發酵菌株選育和戊糖代謝工程菌構建9

1.2.4 纖維素糖化發酵工藝9

1.3 纖維素髮酵產乙醇技術的產業化10

1.3.1 國外纖維素乙醇產業化的進展10

1.3.2 國內纖維素乙醇產業化的進展10

1.3.3 生物煉製和產物多樣化11

1.3.4 纖維素資源生物煉製技術的發展戰略12

1.4 木質纖維素生物降解轉化研究中的關鍵科學難點問題12

1.4.1 植物纖維類生物質的抗生物降解性13

1.4.2 物理化學預處理仍是暴露細胞壁纖維素的有效方法14

1.4.3 木質纖維素生物降解機理和相關酶類的工作效率15

1.4.4 微生物攻擊天然植物生物質的機理及其多樣性和新酶源的發現16

1.4.5 真菌降解木質纖維素複雜酶系的解析、合成調控及重組16

1.4.6 纖維來源糖類的發酵進入了系統和合成生物學時代18

1.5 新一代纖維素降解轉化技術的發展思路和研究策略19

1.6 實現纖維素生物煉製技術產業化的前景21

參考文獻22

第2章 植物纖維資源的結構及其理化性質24

2.1 可再生的木質纖維素資源及分類24

2.1.1 木材纖維原料24

2.1.2 非木材纖維原料25

2.1.3 二次纖維原料25

2.2 木質纖維素資源的組織結構層次25

2.2.1 植物纖維原料的生物結構25

2.2.2 細胞壁的微觀結構27

2.2.3 主要化學成分在細胞壁中的分布情況29

2.3 木質纖維素的組成成分及分析技術32

2.3.1 纖維素32

2.3.2 半纖維素33

2.3.3 木素35

2.3.4 次要成分37

2.3.5 木質纖維素成分的分析測定技術38

2.4 纖維素的結構層次分析及定量測定技術41

2.4.1 纖維素的結晶結構41

2.4.2 纖維素超分子結構中的氫鍵42

2.4.3 纖維素的細纖維結構43

2.4.4 纖維素結構的分析及定量測定技術43

2.5 木質纖維素生物質結構的複雜性及其抗降解屏障46

參考文獻48

第3章 降解纖維素的微生物及其酶系50

3.1 降解纖維素的微生物50

3.1.1 細菌域微生物50

3.1.2 古菌域微生物54

3.1.3 真核生物域55

3.2 微生物的纖維素降解酶系61

3.2.1 纖維素酶的催化類別61

3.2.2 纖維素酶系的組合形式61

3.3 高效降解纖維素微生物的篩選及選育過程67

3.3.1 常規方法篩選纖維素酶產生菌67

3.3.2 高產纖維素酶生產菌種的選育68

3.3.3 基因工程途徑構建產纖維素酶高效工程菌70

3.3.4 關於耐熱纖維素酶的研究73

3.3.5 環境基因組與未培養微生物纖維素酶的篩選73

3.3.6 環境蛋白質組學及其在尋找新纖維素酶及非酶因子中的套用80

3.4 纖維素酶合成的調控機理81

3.4.1 誘導機制假設81

3.4.2 誘導因子與纖維素酶及半纖維素酶的誘導表達模式81

3.4.3 纖維素與半纖維素酶基因的轉錄調控82

3.5 纖維素酶活力測定方法84

3.5.1 外切纖維素酶活力測定方法85

3.5.2 內切纖維素酶活力測定方法85

3.5.3 β?葡萄糖苷酶活力測定方法85

3.5.4 纖維素酶總活力測定方法85

3.5.5 影響酶活力測定的因素與評價技術86

參考文獻88

第4章 纖維素酶類糖苷水解酶及其降解機理94

4.1 導言94

4.2 纖維素酶系統的組成95

4.3 糖苷水解酶家族96

4.4 厭氧細菌纖維素酶的結構與功能97

4.4.1 纖維小體的一般組裝模式97

4.4.2 粘連模組與對接模組98

4.4.3 纖維小體上的催化模組100

4.4.4 碳水化合物結合模組CBM101

4.4.5 纖維小體的多樣性101

4.4.6 纖維小體基因在基因組中的分布規律103

4.4.7 微型人造小體的研究進展103

4.5 好氧真菌纖維素酶的結構與功能104

4.5.1 催化結構域及催化斷鍵機理104

4.5.2 纖維素結合結構域的結構與功能107

4.5.3 連線區的結構與功能108

4.6 纖維素酶持續性降解結晶纖維素的動態催化過程109

4.6.1 纖維素酶分子?底物之間的結合過程109

4.6.2 外切纖維素酶對底物分子的催化斷鍵過程110

4.6.3 外切纖維素酶催化降解結晶纖維素的分子內協同模型113

4.6.4 外切纖維素酶持續性催化過程動力從何而來114

參考文獻115

第5章 纖維素酶基因及酶系的分子改造與最佳化121

5.1 纖維素酶的分子改造121

5.1.1 纖維素酶的理性設計121

5.1.2 纖維素酶的定向進化125

5.1.3 纖維素酶結構域拼接和結構域工程130

5.2 纖維素酶組分的協同作用和酶系改造131

5.2.1 纖維素酶系組分的協同作用131

5.2.2 纖維素酶系組分的重構與改造134

5.3 纖維素酶系表達調控機理與改造135

5.3.1 纖維素酶系的表達調控135

5.3.2 啟動子和信號肽序列的改造137

5.3.3 纖維素/半纖維素酶系組分的過表達138

5.3.4 纖維素酶表達調控蛋白的修飾與改造138

5.4 產酶絲狀真菌分子改造的新策略139

5.4.1 產酶絲狀真菌的基因敲除策略139

5.4.2 蛋白質分泌的最佳化與工程菌的穩定性142

5.4.3 全基因組改組提高纖維素酶產量144

5.4.4 與絲狀真菌蛋白質表達和分泌相關的組學研究145

5.4.5 比較基因組學預測纖維素酶/半纖維素酶基因148

5.4.6 利用宏基因組學和生物信息學工具發現新的纖維素酶基因149

5.4.7 酶系篩選的新策略與新方法150

5.5 展望151

參考文獻152

第6章 纖維素原料全糖乙醇發酵菌株選育及改造155

6.1 戊糖代謝途徑155

6.1.1 木糖代謝途徑155

6.1.2 阿拉伯糖代謝途徑156

6.2 戊糖發酵微生物的選育156

6.2.1 自然界中的戊糖發酵菌種157

6.2.2 採用原生質體融合技術選育發酵木糖產乙醇的微生物158

6.2.3 代謝工程在戊糖發酵菌種選育上的套用158

6.2.4 釀酒酵母戊糖代謝工程改造159

6.3 釀酒酵母戊糖代謝工程改造159

6.3.1 戊糖的專一性運輸159

6.3.2 木糖代謝途徑的引入160

6.3.3 下游代謝途徑的改進161

6.3.4 氧化還原平衡與有氧呼吸對木糖代謝的影響162

6.3.5 阿拉伯糖代謝工程改造162

6.4 釀酒酵母戊糖代謝的輔酶工程163

6.4.1 輔酶在酵母中的作用及轉化形式163

6.4.2 木糖利用重組釀酒酵母的輔酶工程164

6.5 生物加工過程中的抑制物對釀酒酵母的影響及應對措施168

6.5.1 木質纖維素生物加工過程中抑制物的形成、影響及其作用機制168

6.5.2 發酵前預處理原料的脫毒170

6.5.3 利用進化工程提高菌種對抑制物耐受性170

6.5.4 基因工程改造提高釀酒酵母的耐受性172

6.5.5 發酵過程控制減少抑制物影響173

6.6 釀酒酵母纖維素乙醇統合加工（CBP）的策略及研究進展173

6.6.1 影響外源基因在釀酒酵母中表達水平的因素174

6.6.2 纖維素酶和半纖維素酶在釀酒酵母中的表達176

6.6.3 利用釀酒酵母統合加工纖維素乙醇的策略178

參考文獻180

第7章 原料預處理技術187

7.1 稀酸預處理技術188

7.1.1 稀酸預處理工藝簡介188

7.1.2 預處理過程分析189

7.1.3 幾種原料的稀酸預處理效果190

7.1.4 稀酸預處理技術存在的問題192

7.2 蒸汽預處理/蒸汽爆碎技術192

7.2.1 技術簡介192

7.2.2 作用過程分析和影響因素192

7.2.3 蒸汽預處理/蒸汽爆碎技術的套用效果實例194

7.2.4 兩段蒸汽預處理195

7.2.5 蒸汽爆碎法現存的問題195

7.3 低溫氨爆處理195

7.4 濕氧化法及其他脫木素技術196

7.4.1 濕氧化法196

7.4.2 鹼性預處理技術198

7.4.3 氧化脫木素技術200

7.4.4 有機溶劑脫木素技術201

7.4.5 亞硫酸鹽脫木素技術203

7.4.6 生物預處理技術204

7.5 原料預處理過程中結構變化分析205

7.5.1 原料性質和結構變化分析206

7.5.2 纖維素性質和結構變化分析207

7.5.3 木素性質和結構變化分析208

參考文獻209

第8章 纖維素酶生產和纖維素糖化發酵技術211

8.1 纖維素酶生產用工業微生物211

8.1.1 瑞氏木霉212

8.1.2 斜臥青黴214

8.1.3 溶纖維素枝頂孢霉215

8.1.4 勒克瑙金孢216

8.2 產纖維素酶菌種的改良技術217

8.2.1 誘變育種技術217

8.2.2 抗降解物阻遏突變株篩選技術219

8.2.3 原生質體融合技術220

8.2.4 基因組重排技術221

8.2.5 基因工程技術223

8.3 影響纖維素酶生產的因素和產酶工藝223

8.3.1 纖維素酶的生產方式223

8.3.2 纖維素酶生產效率評價指標225

8.3.3 絲狀真菌液體深層發酵的產酶過程225

8.3.4 液體產酶發酵中的補料技術226

8.3.5 其他產酶影響因素226

8.3.6 外來雜菌污染的控制229

8.4 纖維素糖化發酵工藝229

8.4.1 分步水解發酵法229

8.4.2 同步糖化發酵法230

8.4.3 纖維素酶現場生產和同步糖化發酵工藝的整合232

8.4.4 統合生物加工工藝233

參考文獻235

第9章 木質纖維素資源的生物煉製技術及其前景238

9.1 生物煉製技術的概念和實踐238

9.2 木質纖維素組分分離和綜合高效利用242

9.3 木質纖維素類生物質的生物煉製技術研發和產業化舉例243

9.3.1 紙漿?乙醇?飼料酵母聯產技術243

9.3.2 玉米芯生物煉製：木糖產品?乙醇聯產技術244

9.3.3 玉米秸稈生物煉製聯產丁醇?纖維素衍生物?多元醇技術247

9.3.4 燃料?飼料聯產技術產業化249

9.3.5 油棕樹生物煉製技術250

9.4 木質纖維素生物煉製生產生物基化學品和生物材料251

9.4.1 利用大腸桿菌由纖維水解糖生產琥珀酸251

9.4.2 微生物發酵秸稈水解液生產乳酸253

9.5 木質纖維素生物煉製工藝和產物的多樣化254

9.5.1 玉米全株生物煉製技術255

9.5.2 熱化學平台與生物化學平台的整合256

9.5.3 木素轉化高值化學品256

9.6 木質纖維素生物煉製技術的前景展望257

參考文獻258