Введение к работе
Актуальность проблемы. Большое внимание в настоящее время уделяется разработке процессов биоконверсии растительного сырья, важной составной частью которого, наряду с целлюлозой и гемицел-люлозой, является лигнин. Если свойства и механизм действия цел-люлаз и гемицеллюлаз изучены достаточно подробно, то ферменты, окисляющие лигнин, исследованы существенно меньше. Особый интерес представляет проблема механизма регуляции лигнолитических ферментов в грибах и их действие на полимерный лигнин. Возможное ее решение, на наш взгляд, состоит в выделении ферментов, являющихся компонентами лигнолитического комплекса, и выяснении роли каждого из них в составе комплекса, исходя из результатов детального исследования свойств индивидуальных ферментов.
Цель и задачи исследования. Целью настоящей работы было ис-следование свойств и закономерностей действия основных компонентов лигнолитического комплекса - лакказы, лигниназы, Мп-перокси-дазы - на лигнин и его модельные субстраты. Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи:
получение очищенных ферментов - лакказы, лигниназы, Мп-пероксидазы;
исследование физико-химических свойств выделенных ферментов, их специфичности по отношению к низкомолекулярным субстратам;
исследование основных закономерностей действия лигнолитических ферментов на лигнин; установление роли ферментов при деструкции лигнина грибами.
Научная новизна работы. Впервые выделены лакказа из гриба Ccrrena wit со lor и Мп-пероксидаза из Plewotus ostreatus, проведена очистка лигниназного препарата из штамма гриба Sporotrichvm pulverulentvm. Определены биохимические и физико-химические свойства выделенных ферментов: молекулярные массы, изоэлектриче-ские точки, термостабильность, рН-оптимумы. Проведено сравнительное исследование субстратной специфичности ферментов на низкомолекулярных и модельных субстратах лигнина.
Проведен сравнительный анализ методов исследования действия ферментов на лигнин. Установлена полимеризующая активность лак-
казн, лигниназы и Мп-пероксидазы по отношению к лигнину; показано, что присутствие низкомолекулярных индукторов и фракционирование лигнина не приводят к изменению характера процесса. Исследовано действие лигнолитических ферментов на озонированный лигнин; на основе результатов этого исследования изложены модельные представления процесса окисления лигнина грибами.
Практическая значимость работы обусловлена тем, что разра-ботка биотехнодогических способов получения полезных продуктов из растительного сырья требует изучения закономерностей биодеструкции лигнина. Кроме того, лигнин как крупнотоннажный отход переработки древесины является потенциальным источником разнообразных ароматических соединений. Так как химические способы извлечения таких соединений дороги или неэффективны, большой интерес вызывают биотехнологические методы.
Выделенные в работе фермента могут быть использованы в биотехнологических препаратах для получения ароматических соединений из лигнина. С другой стороны, полимеризующая способность лигнолитических ферментов по отношению к лигнину может быть использована в очистке сточных вод целлюлозно-бумажной промышленности путем полимеризации, осаждения и удаления фенольных соединений и лигнина.
В работе также предложен эффективный метод предобработки лигнина - его озонирование - перед дальнейшей ферментативной деструкцией.
Апробация работы. Результаты исследований докладывались на конференции "Методы получения, анализа и применения .ферментов" (Рига, 1990),
Публикации. По материалам диссертации имеется 8 публикаций.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из вве-дения^ обзора литературы (2 главы), экспериментальной части, включающей описание объектов исследования и методики эксперимента (I глава), изложения результатов исследований и их обсуждения (3 главы), выводов, списка цитируемой литературы, включающего 144 ссылки, из них 118 работ зарубежных авторов.