[发明专利]一种利用秸秆细胞壁蛋白构建的高效纤维素酶解体系

摘要

本发明提供了一种利用秸秆细胞壁蛋白构建高效纤维素酶系的方法及其在木质纤维素降解中的应用。以秸秆为原料，利用秸秆细胞壁中的植物内源性纤维素酶以及与纤维素酶具有协同作用的蛋白，构建了新型纤维素酶解体系。蛋白Zea 1能够通过打断底物中的氢键，提高纤维素酶的可及性；蛋白Zea 2能够改变木质素的结构，减少木质素对纤维素酶的无效吸附。木聚糖酶和果胶酶能够酶解非纤维素组分，提高纤维素的可及性。在木质纤维素的酶解中，添加秸秆细胞壁蛋白不仅能够大幅度提高纤维素的转化率，还能够降低纤维素酶添加量，达到了利用秸秆自身资源促进纤维素降解的目的。

主权项

1. 一种利用秸秆细胞壁蛋白构建的高效纤维素酶解体系，其特征包括以下步骤：1)秸秆细胞壁总蛋白的提取：将秸秆置于1-2倍体积的研磨缓冲液中研磨，过滤后滤渣置于提取缓冲液中，然后过滤，液体即为细胞壁总蛋白，包括具有氢键断裂作用的蛋白Zea1、具有改变木质素结构的蛋白Zea2、(1，3)，(1，4)-β-葡聚糖外切酶、β-葡萄糖苷酶、β-葡聚糖内切酶、木聚糖酶和果胶酶；2)蛋白Zea1、Zea2的分离、纯化：将1)中得到的细胞壁总蛋白进行硫酸铵沉淀、DEAE-琼脂糖和葡聚糖G-75层析，得到蛋白Zea1，分子量为57.6kDa；将1)中得到的粗细胞壁蛋白进行硫酸铵沉淀、Phenyl-Superose HR5/5和葡聚糖G-75层析，得到蛋白Zea2，分子量为39.6kDa；3)利用细胞壁总蛋白酶解纯纤维素：酶解在醋酸缓冲液(pH4.5)中，35-50℃下进行；在酶解体系中，每克底物加入1-2毫克粗细胞壁蛋白和10-30FPU木霉纤维素酶；4)利用蛋白Zea1酶解纯纤维素：酶解在醋酸缓冲液(pH4.5)中，35-50℃下进行；在酶解体系中，每克底物加入100-200微克Zea1和10-30FPU纤维素酶；5)利用细胞壁总蛋白酶解木质纤维素：酶解在醋酸缓冲液(pH4.5)中，35-50℃下进行；在酶解体系中，每克底物加入3-5毫克粗细胞壁蛋白和10-30FPU纤维素酶；6)利用蛋白Zea1、Zea2酶解木质纤维素：酶解在醋酸缓冲液(pH4.5)中，50℃下进行；在酶解体系中，每克底物分别加入200-300微克Zea1、500-700微克Zea2和10-30FPU纤维素酶。