真菌处理对秸秆生物炭性质的影响文献综述

 2021-11-02 09:11

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文 献 综 述

1前言

本研究采用的真菌为血红密孔菌Pycnoporus sanguineus菌株是白腐菌之一,此菌种能产生多种秸秆降解酶系,其能产出具有较强的热稳定性和pH广泛性的漆酶,可以说是目前能彻底降解秸秆的白腐菌,在秸秆分解过程中,漆酶发挥着重要的作用,在农作物甘蔗渣或秸秆等多种生物预处理和生物降解中被广泛应用。除了固碳减排外,秸秆生物炭还能修复污染,并减缓大气温室气体排放和治理污染等应用价值。本研究阐述了血红密孔菌对秸秆生物炭功能影响可能存在的作用机制,不但为秸秆生物炭材料的生物利用提供了理论基础,还为通过秸秆生物炭广泛实际应用提供了重要参数,具有一定的应用前景。

我国每年秸秆产量约6亿吨,是一种可利用的再生资源。秸秆细胞壁的主要成分一般很难通过血红密孔菌降解,大部分主要以烧荒、堆积等形式直接排入社会环境,造成相当大的资源浪费和环境污染。但值得注意的是,天然菌株通常具有较弱的产酶能力,因此优化其发酵产酶条件十分必要。固态发酵模拟了血红密孔菌所需的生长条件,而且具有污染小、操作方便、耗能少等优势,小麦秸秆经发酵处理后,秸秆成分被降解,其中附加物质还可用于燃料乙醇的生产原料、造纸原料和动物饲料等[1]

2血红密孔菌

2.1血红密孔菌的用途

血红密孔菌Pycnoporus sanguineus具有较高的产漆酶能力,能通过作为支撑物和底物的秸秆进行固态发酵,漆酶是一种环保型生物催化剂,在工业污水的处理方面具有广阔前景。血红密孔菌是具有最强降解能力的菌群,能够降解生物质中的木质纤维素组分通过其中的木质纤维酶系,并广泛应用于生物能源、生物修复、木材制浆和纺织等工业领域。血红密孔菌的广泛底物特异性使其在果汁澄清、生物质能源原料预处理、染料降解、纺织行业中的漂洗生物制浆和纸浆漂白、生物传感器、环保领域的生物修复等方面具有很大的应用前景。高产漆酶的血红密孔菌的筛选和发酵优化及其生物降解的技术研究在近年来的国内研究中已经取得进展,这些研究为我国血红密孔菌的发掘和推广打下了基础[2]

血红密孔菌培养过程中产生的锰过氧化酶、秸秆过氧化酶、纤维素酶、木聚糖酶等,促进对生物质原料中的秸秆、纤维素、半纤维素、多糖和果胶等进行生物降解[3]。目前已发现漆酶存在于植物、真菌以及原核生物,其具有环境友好、底物谱宽泛等特性,其在制药行业、食品加工等领域具有广泛应用前景。从自然界筛选得到的野生型漆酶程序复杂,效率低,周期长,无法供应工业需求。野生菌能够表达多种结构相似但理化性质不同的同工酶,对下游分离纯化靶形成阻碍。为了解决这一问题,利用基因转入技术,将漆酶基因转入其他宿主中,通过异源表达可促进高产,而血红密孔菌可以降解麦草粉和山杨材组织中的秸秆,血红密孔菌所产漆酶可用于原料的预脱秸秆以及漂白纸浆,而且合成的漆酶通常具备耐热性,应用前景广泛[4]。通常来说,血红密孔菌的产漆酶能力相对有限,不利于大规模工业应用。血红密孔菌在有机质分解、养分转化等具有重要作用,研究发现秸秆生物炭会对血红密孔菌产生影响,进而对养分循环具有深远影响[5]。到目前为止,血红密孔菌可以有效的降解秸秆,其通过分泌秸秆降解酶实现,筛选能在大多数条件下进行生物降解血红密孔菌菌种具有重要的意义[6]

3 秸秆生物炭

3.1秸秆生物炭特性

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