丝状真菌助力高效降解甜菜渣木质纤维素
丝状真菌助力高效降解甜菜渣木质纤维素
全球对可持续和绿色技术日益增长的需求正在促进循环生物经济的发展,在这种经济中,工业废物可以转化为更高价值的产品。甜菜渣(sugar beet pulp,SBP)是制糖过程中产生的一种木质纤维素副产品,是丰富的可再生生物质资源。来自立陶宛考纳斯理工大学的研究团队2024年发表在Polymers期刊上的研究通过食用丝状真菌优化降解木质纤维素,以提高甜菜渣的生物炼制效率,为将农业废弃物转化为高附加值产品提供了新的思路,对推动循环生物经济的发展具有重要意义。
具有纤维素降解潜力丝状真菌筛选
选取了包括黑曲霉、青霉、根霉等在内的十种丝状真菌进行降解实验(图1)。通过在羧甲基纤维素(CMC)琼脂培养基上培养,发现Aspergillus niger CCF 3264和Penicillium oxalicum CCF 3438表现出最高的相对水解活性指数(relative hydrolytic activity index,RAI)。同时,实验结果表明,A.niger CCF 3264、P.oxaricum CCF 3438和B.cinerea CCF 2361具有产生纤维素和半纤维素降解酶的潜力。其中,A. niger CCF 3264的纤维素酶活性最高,显示出其在降解甜菜渣中的优越性。
图1 SBP真菌降解和发酵的过程优化
丝状真菌降解纤维素过程的工艺参数优化与预测
文献数据与单因素实验结果均表明,温度、时间等多种加工参数都会影响真菌降解SBP过程中还原糖的产生。通过响应面法(RSM)和中心复合设计(CCD)对处理条件进行优化,采用基于单因素调查的加工参数范围,比较不同的真菌水解时间、温度以及固液比组合(图1)。结果显示,在菌株A. niger CCF 3264降解SBP的过程中,最有效生产还原糖(38.68 g/100 g d.w.)和纤维素酶活性(6.62 U/g d.w.)的最佳工艺条件为:温度26℃,时间136h,固液比1:15。
该研究筛选了具有纤维素降解潜力的丝状真菌,并通过优化处理参数,成功地提高了纤维素酶活性与还原糖的生产效率。利用丝状真菌对甜菜渣进行优化降解,不仅能够有效提高还原糖的产量,还能为农业废弃物的高效利用提供新的解决方案,具有重要的应用前景和经济价值。
原文链接:https://www.mdpi.com/2073-4360/16/9/1178
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