1. 1. 毕业设计（论文）的内容、要求、设计方案、规划等
1.前言
木质纤维原料生物法制备乙醇主要包括原料预处理、酶解和发酵三个部分。目前，虽然其工艺路线已经打通，但要实现工业化生产，一些关键、核心的技术仍然是一个世界性难题。其中，最大障碍之一就是纤维素的低成本降解。纤维素的降解需要内切葡聚糖酶 (EC 3.2.14)、外切葡聚糖酶 (EC 3.2.1.91) 和β-葡萄糖苷酶 (EC 3.2.1.21) 的协同作用。β-葡萄糖苷酶的主要作用是降解纤维二糖生成葡萄糖，从而解除酶解体系中纤维二糖对内切和外切葡聚糖酶活性的抑制[1-5]。目前使用的商业化纤维素酶主要来源于木霉（Trichoderma sp.），其具有高活力的内切和外切葡聚糖酶，但β-葡萄糖苷酶的活力很低，因此需加入黑曲霉来源的β-葡萄糖苷酶。但黑曲霉或木霉来源的β-葡萄糖苷酶易受葡萄糖反馈抑制，因而随体系中葡萄糖浓度的升高，其降解纤维二糖的活力将受到抑制，从而影响纤维素酶解的效果[6-8]。由此可见，制备耐高糖、高活力β-葡萄糖苷酶对纤维素的利用具有重要意义，同时该β-葡萄糖苷酶必须匹配木霉纤维素酶的使用温度和pH条件。
本课题组对耐高糖β-葡萄糖苷酶也展开了相关研究[5, 9-11]，其中热解糖杆菌Thermoanaerobacterium thermosaccharolyticum GH1家族的耐高糖β-葡萄糖苷酶具有应用于纤维素降解的潜力：降解纤维二糖能力强（Kcat为105 mM-1）、能耐受高浓度纤维二糖和葡萄糖、适宜的反应温度和良好的热稳定性。但其降解能力与真菌来源的GH3家族的β-葡萄糖苷酶还有差距，而且其最适反应pH还无法适应木霉纤维素酶降解的pH条件。因此本项目将对Thermoanaerobacterium thermosaccharolyticum GH1家族的耐高糖β-葡萄糖苷酶进行定向改造，有望获得耐高糖、高活力、符合现有酶解体系的β-葡萄糖苷酶。项目研究将有助于降低现有纤维素酶解工艺的成本，对推动我国在生物质能源方面的发展具有积极作用和重要意义。
2. 参考文献（不低于12篇）
[1] Ragaskas AJ, Williams CK, Davison BH, Britovsek G, Cairney J, Eckert CA, Frederick WJJ, Hallett JP, Leak DJ, Liotta CL, Mielenz JR, Murphy R, Templer R, Tschaplinski T. The path forward for biofuels and biomaterials. Science, 2006, 311: 484-489.
[2] Schubert C. Can biofuels finally take center stage? Nat. Biotech., 2006, 24: 777-784.
[3] Bhat MK. Cellulases and related enzymes in biotechnology. Biotechnol. Adv., 2000, 18: 355-383.
