竹材木质素降解菌的选育

论文摘要

竹纤维是一种前景广阔的新型绿色环保纤维,具有一系列其它纤维无法比拟的优点,如抗菌性、耐磨性、吸湿性、透气性。我国竹资源丰富,如果能在纺织领域开发利用竹材资源,将产生巨大的经济效益和社会效益。利用微生物对竹纤维原料进行脱胶具有低污染,低成本,低能耗的特点。本文在木质素降解菌的筛选、鉴定、菌株的诱变育种和菌株产酶条件优化等几个方面进行了系统的研究,结果如下：以PDA-Azure-B平板上菌落的脱色圈为检测指标,对20多份土壤、腐殖质样品进行了筛选,得到具有Mnp和Lip酶活力的菌株3株。在此基础上经摇瓶复筛,最后筛选出了菌株1023号双酶产量高。利用菌丝干重法测定菌株1023的生长曲线,结果显示1023菌株对数生长中期为70小时。使用Kirk培养基在30℃和140rpm摇瓶培养时,1023菌株在第8天Mnp和Lip酶活力达到了最高峰分别为403 U/L和221 U/L。用低能N+离子对1023菌株进行诱变处理,在注入能量30KeV,注入剂量为100×1014ions/cm2,真空10-3Pa,电流强度10mA,脉冲10s条件下进行N+注入,通过在选择培养基上筛选和摇瓶初筛复筛后再通过继代遗传稳定性实验考察,诱变菌N1023j具有较高的产酶稳定性,其Mnp酶活力达513 U/L,Lip酶活力为270.9 U/L,较出发菌株分别提高了27.29%和22.58%。通过四因素三水平正交实验对发酵条件进行优化,确定了在培养温度为35℃,初始pH为5.5,摇瓶装量为100mL,摇床转速为160rpm时,高产变异株N1023j发酵有较高的酶活力。优化控制条件下进行高产变异株N1023j摇瓶发酵,Mnp和Lip酶活力分别为631U/L和340 U/L,分别比原发酵条件下Mnp和Lip酶活提高了22.76%和23.63%。利用菌株1023和N1023j对粗竹纤维进行微生物脱胶试验,经过30天的处理,1023和N1023j两株菌对毛竹粗纤维的木质素降解率分别为33.19%和43.96%,综纤维素降解率分别为18.81%和22.28%,两者木质素降解选择性系数分别为1.76和1.97。竹纤维中果胶、脂蜡质和木质素都大大降低。但木质素含量还过高,需要后道工序继续处理。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 引言
• 1.1 竹纤维的研究概况
• 1.1.1 竹纤维的分类
• 1.1.2 竹纤维的物理及化学性质
• 1.1.3 现行竹纤维的提取工艺比较
• 1.1.4 国内外竹纤维研究现状
• 1.1.5 竹纤维开发的前景及面临的主要问题
• 1.2 木质素降解微生物的研究概况
• 1.2.1 木质素降解微生物的种类
• 1.2.2 木质素降解酶系及其特性
• 1.2.3 木质素降解酶合成的营养调控
• 1.2.4 木质素降解酶系的分子生物学研究进展
• 1.2.5 目前所存在的问题
• 1.3 离子束生物工程学研究概况
• 1.3.1 离子束生物工程的兴起与发展
• 1.3.2 离子注入微生物育种的特点
• 1.3.3 离子束注入的诱变机理研究
• 1.3.4 离子束生物工程的应用研究
• 1.3.5 我国离子束生物工程的展望
• 1.4 本课题选题的来源、目的、意义及主要研究内容
• 1.4.1 本课题的来源
• 1.4.2 本课题的研究目的及意义
• 1.4.3 本课题的主要研究内容
• 2.竹纤维成分分析
• 2.1 材料与方法
• 2.1.1 实验样品
• 2.1.2 实验仪器
• 2.1.3 实验试剂
• 2.1.4 实验方法
• 2.2 结果与讨论
• 2.3 结论
• 3.木质素降解菌株的筛选
• 3.1 材料与方法
• 3.1.1 样本采集
• 3.1.2 培养基
• 3.1.3 实验仪器
• 3.1.4 实验试剂
• 3.1.5 实验方法
• 3.2 结果与讨论
• 3.2.1 菌种的分离和纯化
• 3.2.2 Azure-B脱色反应结果
• 3.2.3 菌株摇瓶产酶培养结果
• 3.2.4 菌株生长曲线的测定
• 3.2.5 菌株的形态学鉴定
• 3.3 结论
• +离子注入法诱变木质素降解菌'>4.低能N⁺离子注入法诱变木质素降解菌
• 4.1 材料与方法
• 4.1.1 出发菌种
• 4.1.2 培养基
• 4.1.3 实验仪器
• 4.1.4 实验试剂
• 4.1.5 实验方法
• 4.2 结果与讨论
• 4.2.1 不同能量和不同剂量N+离子注入诱变的存活率
• 4.2.2 N+离子注入诱变的突变率
• 4.2.3 突变菌株的诱变及筛选结果
• 4.2.4 突变菌株遗传稳定性考察
• 4.3 结论
• 5.高产菌株的发酵培养条件的优化
• 5.1 材料与方法
• 5.1.1 菌种
• 5.1.2 培养基
• 5.1.3 实验仪器
• 5.1.4 实验试剂
• 5.1.5 实验方法
• 5.2 结果与讨论
• 5.2.1 菌株N1023j的生长产酶曲线
• 5.2.2 培养温度对菌体产酶活力的影响
• 5.2.3 初始pH值对菌体产酶活力的影响
• 5.2.4 摇瓶装量对菌体产酶活力的影响
• 5.2.5 摇床转速对菌体产酶活力的影响
• 5.2.6 菌株N1023j产酶条件的正交优化
• 5.2.7 优化发酵条件下摇瓶发酵验证高产诱变株产双酶水平
• 5.3 结论
• 6.竹纤维微生物脱胶初步研究
• 6.1 材料与方法
• 6.1.1 试验菌株
• 6.1.2 竹纤维样品
• 6.1.3 培养基
• 6.1.4 实验仪器
• 6.1.5 实验试剂
• 6.1.6 实验方法
• 6.2 结果与分析
• 6.2.1 菌株对竹纤维的脱胶效果
• 6.2.2 微生物脱胶处理后的竹纤维显微结构
• 6.3 结论
• 7.主要研究结论与研究展望
• 7.1 主要研究结论
• 7.2 本研究主要创新点
• 7.3 研究展望
• 参考文献
• 附录
• 致谢