Свойства целлюлолитических ферментов Penicillium verruculosum и их применение для осахаривания лигноцеллюлозного сырья

• Автор: Морозова, Валерия Владимировна
• Шифр специальности: 02.00.15, 03.00.23
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 159 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Список сокращений.

Введение

Обзор литературы

Глава 1. Структура и свойства основных компонентов растительной биомассы

.. Целлюлоза

1.2. Гемицеллюлозы и пектины.

1.3. Лигнин

1.4. Предобработка целлюлозы и целлюлозосодержащих материалов

Глава 2. Ферментативный гидролиз целлюлозосодержащего сырья

2.1. Общие сведения о цсллюлолитических ферментах

2.2. Особенности строения целлобиогидролаз и эндоглюканаз
2.3. Свойства целлобиогидролаз и эндоглюканаз
2.4. Механизм действия целлюлазного комплекса
2.5. Факторы, влияющие на эффективность ферментативного гидролиза целлюлозы
2.6. Применение целлюлаз в производстве этанола
2.7. Ферментный комплекс гриба iii v
Экспериментальная часть
Глава 3. Объекты исследования и методы экспериментов.
3.1 Использованные ферменты
3.2. Субстраты и реактивы
3.3. Методы определения сахаров и концентрации белка.
3.4. Методы выделения и очистки ферментов
3.5. Методы определения активности ферментов.
3.6. Определение адсорбционных характеристик ферментов.
3.7. Определение и температурного оптимумов действия ферментов.
3.8. Изучение термостабильности ферментов
3.9. Ограниченный протеолиз ферментов папаином.
3 Гельхроматографический анализ продуктов ферментативного гидролиза высокомолекулярных субстратов
3 Исследование кинетики глубокого гидролиза МКЦ
3 Гйдролиз различных целлюлозосодержащих субстратов
3 Массспектромстрический анализ пептидов и построение трехмерных
моделей ферментов
Результаты и их обсуждение.
Глава 4. Выделение и очистка ферментов целлюлазного комплекса Р.
Глава 5. Массспектрометрический анализ целлобиогидролаз, эндоглюканаз и рглкжозидазы Р. уеггиси1озит и их аминокислотные последовательности.
5.1. ЦБГII 6й семьи гликозидгидролаз.
5.2. ЦБГ I 7й семьи гликозидгидролаз.
5.3. ЭГ II 5й семьи гликозидгидролаз.
5.4. ЗГлюкозидаза 3й семьи гликозидгидролаз
Глава 6. Свойства целлобиогидролаз и эндоглюканаз Р. уеггиси1озит
6.1. Субстратная специфичность и каталитические свойства.
6.2. Адсорбционные характеристики
6.3. Ограниченный протеолиз ферментов папаином.
6.4. Термостабильность.
6.5. Температурный и рНоитимум действия ферментов.
6.6. Состав низкомолекулярных продуктов гидролиза рглюкана эндоглюканазами
6.7. Выявление ключевых гидролитических ферментов
Глава 7. Создание ферментных комплексов для эффективного гидролиза целлюлозосодержащих материалов.
7.1. Сравнение осахаривающей способности различных препаратов целлюлаз
7.2. Гидролиз целлюлозосодержащих субстратов гомогенными ферментами и их смесями.
7.3. Изучение влияния различных эффекторов на гидролитическую способность
целлюлаз.
Выводы.
Список литературы


Галактоглюкомаинан преобладающий компонент гемицеллюлаз мягких хвойных пород деревьев. Основная цепь галактоглюкоманнана сформирована 31,4 связанными остатками Эманнопиранозы и Вглюкониранозы, которые чередуются большей частью произвольным образом, а боковые цепи остатками Огалактозы, соединенные с основной цепыо а1,6связями. Кроме того, в среднем каждый четвертый гликозидный остаток в основной цепи ацетшшрован по С2 или С3 атомам. Выделяют два типа галактоманнанов с высоким и низким содержанием галактозы. В первом, составляющем 58 от сухой массы хвойной древесины, соотношение гапактозаглюкозаманноза можно представить как 113. Во втором, составляющем от сухой массы хвойной древесины 0,113 . Глюкомлнпан, составляющий 25 от сухой массы твердой древесины, это сополимер, р1,4 связанных маннопираиозиых и глюкопиранозных остатков. Относительное содержание сахаров зависит от источника выделения глюкоманнана, но в среднем может быть описано как 11 или 12 . Пектины входят в состав многих растительных тканей. Они выполняют важную функцию регулируют водный обмен, являясь промежуточным звеном в поглощении и транспорте ионов. Под термином пектины подразумевают группу полисахаридов, общим признаком которых является наличие неразветвленных блоков полигалактуроновой кислоты или се метилового эфира. Изучение пектинов из разных растительных источников показало, что молекулы пектина имеют основную цепь, состоящую из остатков сх1,4галактуроновой кислоты с вставками 1,2связанных остатков рамнопиранозы . Доля остатков рамнозы обычно составляет 14. Боковые цепи пектина преимущественно представлены остатками галактозы, арабинозы, ксилозы. Редко встречаются остатки глюкозы, маннозы, фукозы, глюкуроновой кислоты. В пектинах из некоторых источников например, сахарной свеклы и яблок обнаружена феруловая кислота, которая присоединяется к пятому кислородному атому концевого остатка арабинозы или ко второму кислородному атому концевого остатка галактозы. Ес основная роль сшивание молекул пектина . Природные пектины, как правило, высокометилированы по карбоксильной группе газактуроновой кислоты, и лишь немногие из них, например, пектин из свеклы, ацетилированы по гидроксильным группам галактуроновой кислоты . Лпгшш. Лигнин третий важнейший компонент растительной биомассы. Он принадлежит к числу наиболее распространенных на земной поверхности веществ, уступая в этом отношении только целлюлозе. Он входит в состав одревесневших клеток всех наземных растений и, по мнению большинства исследователей, химически связан с углеводами. Молекулярная масса лигнина изменяется от нескольких сотен до миллиона . При выделении из древесины любым методом липши претерпевает необратимые изменения. Об этом свидетельствует уже то, что цвет его меняется в зависимости от способа выделения от светложелтого до темнокоричневого. Указанные причины делают условными и все методы количественного определения лигнина. Лигнин можно представить как нерегулярный полимер с разветвленными макромолекулами, построенными в основном из замещенных фенилпропановых звеньев. Зметокси4оксикоричный конифериловын и 3,5диметокси4оксикоричный синаповый спирты рис. Рисунок 2. Основные мономерные звенья лигнина. Прямыми и косвенными методами установлено, что основная часть лигнина является, несомненно, высокомолекулярным веществом. То, что часто лигнин называют полимером, строго говоря, не совсем правильно, поскольку в молекулах лигнина чередование одинаковых группировок атомов не отмечено. Это верно лишь условно, если как повторяющееся звено рассматривать только скелет фенилпропана. СП лигнина значительно меньше, чем у целлюлозы и гемицеллюлоз. Помимо этих основных компонентов, стенки растительных клеток содержат ряд других материалов воск, жиры, смолы, таннины, терпены, крахмал и различные составляющие цитоплазмы. I. Лигноцеллюлоза из таких природных материалов обладает кристаллической структурой, бнодарадация таких субстратов затруднена. НО СНСНСН2ОН синаповый спирт
1. Предобработка целлюлозы и целлюлозосодержащих материалов.