由于木質素由芳香烴的衍生物以C-C鍵、-O-鍵縱橫交聯(lián)在一起,其側鏈又與半纖維素以價鍵結合形成一個十分致密的網絡結構,將纖維素緊緊包裹在里面,以屏蔽效應阻礙了纖維素酶吸附纖維素分子,因而是目前公認的微生物難降解的芳香族化合物之一。
據(jù)研究報道,木質素的完全降解是真菌、細菌及相應微生物群落共同作用的結果,其中真菌在降解木質素過程中起著主要作用。降解木質素的真菌根據(jù)腐朽類型分為:白腐菌、褐腐菌和軟腐菌。前兩者屬擔子菌綱,軟腐菌屬半知菌類。白腐菌降解木質素的能力優(yōu)于其降解纖維素的能力,它能夠分泌胞外氧化酶降解木質素,而后兩者降解木質素的能力弱于其降解纖維素的能力。因此白腐菌被認為是最主要的木質素降解微生物。
白腐菌降解木質素機理:首先是產生H20的氧化酶:細胞內葡萄糖氧化酶,細胞外乙二醛氧化酶。它們在分子氧的參與下氧化相應底物激活過氧化物酶,從而啟動酶催化循環(huán)。同時,合成對木質素降解起作用的胞外酶,這些酶包括白腐菌分泌的蟲漆酶(1accase),木素過氧化酶(ligninperoxidase),氧化酶(oxidativeen.zyme),依賴錳的過氧化酶(manganeseperoxidase)以及酚氧化酶(phenoloxidase)。其中漆酶是氧化酚類物質,它將酚上的氫給予氧生成醌自由基,借助自由基反應,與木素的部分分解一起發(fā)生高分子化,這些反應主要導致側鏈和芳香環(huán)裂解。在白腐菌降解木質素過程中,木質素降解酶作為高效催化劑參與反應,借助自身形成的H202,靠酶觸啟動一系列的自由基鏈反應,先形成高活性的酶中間體,將木質素等有機物(RH)氧化成許多不同的自由基(R·)和氧化能力很強的羥基自由基(·OH),實現(xiàn)對木質素的生物降解。
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