阿魏酸酯酶在非木材纤维原料和纸浆酶法脱木质素中的作用和机制

木质素的降解和脱除是植物纤维原料有效利用的关键。麦草、秸秆等非木材纤维原料作为丰富的可再生性资源，研究其高效清洁的脱木素技术对促进其转化利用和高值化加工具有重要意义。针对这类原料细胞壁中含有较多的阿魏酸酯键的特点，通过选育高产阿魏酸酯酶的优良菌株和优化培养条件生产出高活力的酯酶酶液，在了解其酶学性质和催化特异性的基础上，研究酯酶在细胞壁和纸浆木素脱除中的作用和机制；以及与其它木质纤维素降解酶类的协同作用和机制；在此基础上，构建一个可以有效促进木素降解和脱除的"多酶体系"，达到利用酶法有效脱除原料和纸浆中木素的目的。研究成果对建立高效清洁的生物脱木素工艺，完善木素生物降解和脱除机制，促进非木材生物制浆的发展，提高麦草、秸秆等生物质资源中纤维素的生物转化效率（如转化为酒精），促进非木材纤维资源的有效利用等均具有重要意义。

木质素是木质纤维素原料生物降解和转化的主要障碍。麦草、秸秆等非木材纤维原料作为丰富的可再生性资源，研究其高效清洁的脱木素技术对促进其转化利用和高值化加工具有重要意义。针对这类原料细胞壁中含有较多的阿魏酸酯键的特点，本项目在可降解该酯键的阿魏酸酯酶的生产、在原料和麦草机械浆中木质素的脱除和纤维素降解中的作用及机制、与其它木质纤维素降解酶类的协同作用等方面开展了研究。通过研究，已经选育得到了高产阿魏酸酯酶的优良菌株并鉴定为Aspergillus flavus 4-3-a，采用多种方法优化了该菌株液体发酵产酶培养基的组成和发酵工艺条件，生产出了高活力的阿魏酸酯酶酶液，进而对该酯酶的酶学性质进行了研究。采用离子注入诱变技术选育出了高产纤维素酶的斜卧青霉的诱变菌株，生产的纤维素酶的滤纸酶活力和β-葡萄糖苷酶活力增加，且二者的比值更加合理，在斜卧青霉的胞外酶液中分离到一种新型的纤维二糖水解酶CBHⅡ蛋白，该蛋白能水解pNPC，展现了CBH种类的多样性。利用预处理后的秸秆原料和麦草机械浆，研究发现阿魏酸酯酶处理能导致木质素的脱除。阿魏酸酯酶与纤维素酶和木聚糖酶的共同作用，能促进木质纤维素原料的水解，增加水解液中阿拉伯糖、葡萄糖等的含量，显示了相互之间的协同作用，进一步对相关的水解机制进行了探讨。这些研究成果，对建立高效清洁的生物脱木素工艺，完善木素生物降解和脱除机制，促进非木材生物制浆的发展，提高麦草、秸秆等生物质资源中纤维素的生物转化效率（如转化为酒精），促进非木材纤维资源的有效利用等均具有重要意义。