發布時間：2019-03-29所屬分類：農業論文瀏覽：1次
摘 要： 摘要：隨著能源不斷枯竭，開發新能源迫在眉睫，自然界中木質素儲量豐富，但由于其結構穩定難以降解，目前沒有得到有效利用，微生物在木質素分解的各個環節都能發揮作用，通過對微生物分解木質素機理的研究，找到能夠快速有效分解木質素的微生物成為目前研究
摘要：隨著能源不斷枯竭，開發新能源迫在眉睫，自然界中木質素儲量豐富，但由于其結構穩定難以降解，目前沒有得到有效利用，微生物在木質素分解的各個環節都能發揮作用，通過對微生物分解木質素機理的研究，找到能夠快速有效分解木質素的微生物成為目前研究的熱點。
關鍵詞：微生物,木質素,降解,乙醇
世界上目前使用最主要的能源是化石能源，但其儲量逐漸減少，且具有不可再生性，新能源的開發迫在眉睫。目前生物燃料的開發得到了各國政府的高度重視和支持。科技工作者通過研究，取得了一定的成果。生物能源的開發分為3個階段：第一代生物能源主要采用糧食作物為原料生產乙醇，但由于存在與人爭糧的問題，發展受到局限;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，利用纖維素生產乙醇有利于發展循環經濟;第三代生物燃料以木質素為原料生產乙醇，具有廣闊的發展前景。
1木質素簡介
木質素是一種生物大分子，在自然界中儲量非常豐富，其含量僅次于纖維素，并且具有可再生性，每年產量約600萬億噸，是一種豐富的原料來源。同時在造紙工業中木質素是紙漿造紙廢水中的主要污染物，因此，發展以木質素為原料生產生物乙醇技術，對于環境和經濟兩方面都能起到積極的促進作用[1]。
雖然以木質素為原料生產乙醇具有諸多優勢，但技術難點在于木質素在植物中起支撐和強化結構的作用，因此很難被直接水解或酶解，降解木質素是制備木質素乙醇目前最大的障礙，現有的技術還難以達到大規模工業生產的要求，亟需開發新的方法對木質素進行有效的降解。
2木質素的結構
木質素的基本結構有3種：1)愈創木基丙烷，2)紫丁香基丙烷，3)對羥苯基丙烷。這3種結構通過醚鍵和C-C鍵連接在一起，形成三維結構的無規聚合物[2]，目前沒有明確的方法能夠檢測出木質素的天然結構，只能通過實驗研究模擬出一些木質素的基礎結構模型。木質素由于其結構對酶的水解作用有抗性，降解所需的周期長，是公認的微生物難降解的芳香族化合物之一，使其使用收到局限，難以用于大規模工業化生產[3]。
3木質素降解微生物的種類
在木質素降解的過程中，各種微生物菌能發揮一定作用，其中真菌的起到主要作用，細菌也能起到一定作用，可以使木質素變性，從堅固的結構轉化為可溶性的聚合物狀態，進而容易被降解轉化[4]。張金萍等發現的靈芝屬某些菌種對木質素有較好的降解能力[5]。
以上兩種微生物聯合使用降解作用增強，其中真菌的主要菌種有3個：軟腐菌、褐腐菌和白腐菌。應用前景好且降解能力強的是白腐菌;有降解作用的細菌主要有厭氧梭菌、不動桿菌屬、黃桿菌屬、微球菌屬等。降解能力最強的是放線菌，如屬于鏈霉菌的絲狀細菌降解可達20%[6]。
4應用前景分析
4.1秸稈發酵產酒精
以秸稈為原料生產燃料乙醇在解決能源短缺問題上有重要的意義，如何實現可再生植物纖維資源高效利用與轉化，是我國能源、環境以及實現循環經濟的迫切要求。秸稈中的主要成分是纖維素、半纖維素和木質素，相互緊密結合形成天然穩定的結構，在常態下很難被分解，這是木質纖維材料綜合利用的關鍵[7]。微生物降解處理木質素相對于化學法來說是一種更為安全、無公害的方法，也是目前國內外的研究熱點[8]。
4.2減少造紙污染
在造紙工業中由制漿工段中排出大量含有木質素的工業廢水，造成嚴重的環境污染，目前以發現白腐菌對制漿黑液中的不溶性的硫酸鹽木質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素，同時達到減少漂白劑的用量、減輕毒性有機物對環境污染的目的，減少漂白廢水的產生，降低水體中木質素污染及有機氯的污染，微生物降解木質素的研究對造紙工業的污染問題有重大的研究價值。
參考文獻：
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[2]王文明.微生物降解秸稈原理簡析[J].南方農業，2018，12(4)：38-40.
[3]張來麗，李剛，毛潤乾.白蟻腸道微生物降解木質素研究進展[J].湖北農業科學，2011(3)：433-436.
[4]付春霞，付云霞，邱忠平，等.木質素生物降解的研究進展[J].浙江農業學報，2014，26(4)：1139-1144.
[5]張金萍，王敬文，姜景民，等.靈芝屬木質素降解高效菌株篩選[J].林業科學研究，2005，18(1)：106-108.
[6]張鵬飛，李素艷，余克非，等.木質素降解細菌的篩選及園林廢棄物降解研究[J].安徽農業大學學報，2018，45(4)：676-681.
[7]陳昕，姜成浩，羅安程.秸稈微生物降解機理研究[J].安徽農業科學，2013(23)：9728-9731.
[8]王文明.微生物降解秸稈原理簡析[J].南方農業，2018，12(4)：38-40.
農業類刊物推薦：《南方農業》(月刊)創刊于2006年，是由重慶市農業委員會主管，重慶市農業科學院主辦的農業學術刊物。本刊雖非中文核心期刊，但提倡學術辦刊，保持刊物的嚴謹性和刊載內容的科學性。
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