1. 研究目的与意义
较高的水解温度有利于酶分子在纤维底物中的渗透，提高酶分子对底物分子的可及度，从而有利于增强其催化水解作用。本研究旨在通过采用本实验研究获得的来自一种嗜热菌的耐高温木聚糖酶、木糖苷酶、阿拉伯糖酶等复合而成的半纤维素体系，对植物纤维中的半纤维素进行高温催化水解研究，以期获得一种高效的半纤维素生物催化水解技术，研究具有重要的科学实践意义。
2. 国内外研究现状分析
纤维素，半纤维素和木质素是组成植物纤维原料的3种组分[1]。科学家对木材半纤维素的研究比较早，但主要以选择提取工艺和结构测定研究为主。早在1959年，美国的爱丁堡大学aspinall教授及其研究小组就对各种木材中的半纤维素含量和结构进行了测定，但在后来的30年中，对半纤维素的研究甚少。直到近十几年，随着世界森林面积的急剧减少和木材价格的提高，第一次掀起了开发利用农作物秸秆的高潮，特别是对半纤维素的研究。[2]
比较公认的半纤维素的定义由whister提出：高等植物细胞壁中非纤维素也非果胶类物质的多糖。但仍有许多学者主张将与纤维素密切相联系的碱性细胞多糖称为半纤维素。[3]半纤维素的组分除同质多糖d半乳聚糖、d木聚糖和d甘露聚糖之外，多数是由2～6种异质多糖基组成：l阿拉伯d木聚糖、l阿拉伯d葡萄糖醛酸d木聚糖、d葡萄d甘露聚糖等。统计资料表明，全球的植物每年生成的半纤维素有3.51010t之多[4]。半纤维素是地球上最丰富、最廉价的可再生资源之一。玉米芯、甘蔗渣、棉子壳以及稻麦秫豆等的秸杆中富含半纤维素。[4]
农作物秸秆的主要有机成分半纤维素和纤维素经水解可转化成木糖为主的五碳糖和以葡萄糖为主的六碳糖，获得的五碳糖和六碳糖是发酵工业和其它工业部门的重要原料。因此水解是秸秆资源利用的关键步骤。[5]底物对酶的可及性是决定水解速度的关键原因。木素的存在阻碍了半纤维素对酶的可及性，且纤维素的结晶结构以及木质生物资源的表面状态，木质生物资源的多组分结构，木素对纤维素的保护着作用以及纤维素被半纤维素覆盖等结构与化学成分的因素致使木质资源难以水解。总的来讲，未经处理的天然状态的木质生物资源的酶解率小于20%，而经预处理后的水解率可达理论值的90%以上。预处理方法的选择主要从提高效率、降低成本、缩短处理时间和简化工序等方面考虑。目前木质纤维原料预处理的方法主要有物理法，化学法，物理化学法，生物法等。[6]其的基本目的就是降低纤维素的聚合度、结晶度,破坏木质素、半纤维素的结合层,脱去木质素，增加有效比表面积,使纤维素的可及度增加。[7]
3. 研究的基本内容与计划
、一玉米秸秆、杨木屑为原料，研究其碱预处理脱木质素的适宜条件，测定分析处理后纤维素和半纤维素的含量；
2、制备高温木聚糖酶、木糖苷酶等半纤维素复合酶，考察其在75-85℃下对预处理秸秆纤维和杨木屑纤维中半纤维素的催化水解效果；
3、研究复合半纤维素酶高温催化半纤维素水解的影响因素和适宜条件。
4. 研究创新点
1、为了使玉米纤维，杨木纤维中半纤维素充分水解，采用响应面法（RSM），以木糖得率为考察指标，对其半纤维素水解条件进行优化。
2、Thermotogathermarum菌产生的木聚糖酶和木糖苷酶的首次应用。
