《纖維素酶在纖維細胞壁的傳質機制及酶解過程解析》是依託江蘇大學，由王錢錢擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：纖維素酶在纖維細胞壁的傳質機制及酶解過程解析
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：王錢錢
- 依託單位：江蘇大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
纖維素酶在纖維細胞壁的傳質是解析木質纖維素底物酶解糖化過程的關鍵。已有研究表明影響纖維素酶傳質的主要因素包括：(1)纖維形態；(2)細胞壁化學成分與微觀結構；(3)酶解過程參數；(4)以上各種因素的綜合作用。但我們仍然缺乏對纖維素酶傳質機制系統與深入的認識。本項目擬採用光脫色恢復技術和免疫金抗體技術，藉助多種顯微成像技術，實時線上檢測纖維素酶在纖維細胞壁上的吸附、擴散和滲透過程，動態地測定底物中纖維素對纖維素酶的可及性，在纖維形態、超分子結構及鏈結構層次研究木素、半纖維素及其空間結構對纖維素酶傳質的影響；在此基礎上，揭示木素、纖維素、半纖維素與纖維素酶的作用機制，建立量化評價木質纖維素底物抗降解性的新方法，闡明酶解過程參數對纖維素酶傳質的影響規律，提出高效增加纖維素酶傳質通道的新途徑。本項目研究成果可為破除木質纖維素天然抗降解屏障，提高底物酶解效率提供理論指導和技術支持。
結題摘要
項目背景：纖維素酶在纖維細胞壁的傳質是解析木質纖維素底物酶解糖化過程的關鍵。已有研究表明影響纖維素酶傳質的主要因素包括：(1)纖維形態；(2)細胞壁化學成分與微觀結構；(3)酶解過程參數；(4)以上各種因素的綜合作用。但我們仍然缺乏對纖維素酶傳質機制系統與深入的認識。 主要研究內容：本項目以農業廢棄物秸稈為原料，採用亞硫酸鹽及低溫氫氧化鈉/尿素等預處理方法，探索了纖維細胞壁在不同預處理體系下的破壞機制，研究了木素、半纖維素溶出對酶解的影響，闡明了預處理過程中木質纖維素底物抗降解屏障的破除過程，建立了評價底物頑抗性的新方法，研究了纖維素酶在木質纖維素底物上的吸附、脫附等傳質機制，測定了底物中纖維素可及性，提出了增加纖維素酶對纖維素可及性的新方法。 重要結果及關鍵數據：纖維素酶對纖維素的可及性是制約著酶解效率的重要參數。90%以上的酶解效率是由木質纖維素底物中纖維素酶可及孔洞吸附纖維素酶，進而酶解貢獻的；木質纖維素底物表面積對酶解效率的貢獻率不足10%。木質纖維素吸附的纖維素酶的量與底物中纖維素的可及性呈線性關係。增加洗脫溫度或者提高pH可以促進纖維素酶從底物上脫附，有利於提高纖維素酶結合的可逆性和纖維素酶的可回收率。通過三年的努力探索和深入研究，在國內外本專業期刊發表學術論11篇，其中SCI收錄6篇，發表會議論文2篇。申請發明專利3件，其中授權專利1件。項目負責人發表的相關論文被評為“TAPPI Journal Best Research Paper from 2015”。另外，在項目執行期間，項目負責人晉升為副研究員，併入選“江蘇大學青年骨幹教師培養工程”。在此期間，指導研究生兩名，其中一名研究生獲得國家獎學金及校長獎學金；協助培養研究生多名。 科學意義：本項目較為系統地研究了纖維素酶在纖維細胞壁的吸附、脫附過程，探討了纖維素酶循環利用的可行性，闡明了纖維素可及性對酶解影響，為生物質能源的產業化提供理論與技術支持，項目成果可為農林廢棄物的高值化利用提供科學依據。
