论文摘要
纤维素资源的开发和利用一直是国内外研究的热点,而高产纤维素酶降解菌的寻找与开发是制约其发展的关键。当今社会同时面临能源危机恶化和秸秆资源浪费的双重问题,因此筛选出高效的纤维素降解菌并利用其降解稻草,转化生产其他形式的能源,对解决资源危机和能源浪费具有十分重要的意义。本文基于获得高效的纤维素降解菌这一目的出发,从腐烂稻草堆、腐烂竹木堆、白蚁残骸、牛胃、牛栏粪、垃圾堆以及肥沃菜园土等自然环境中,经反复富集培养和分离纯化初筛得到,20株能在5 d内能将滤纸成糊状的纤维素降解菌,并通过刚果红纤维素平板识别其水解圈。将初筛得到的菌株经过以稻草为唯一碳源的培养基筛选,获得能在10 d内使稻草降解率最高的4个菌株,分别是2株细菌BC-4和BC-1以及2株真菌FD-7和FD-8,初步鉴定为BC-1是吕氏假单胞菌（Pesudomonas ruhlandil）,BC-4是黄假单胞菌（Pseudomonas flava）,FD-7是棒形青霉（Penicillium claviforme Bainier）,FD-8是金黄青霉（Penicillium leteum Zuckel）。为了使两株真菌CMC酶活力最高对液体和固体产酶条件的研究,初步确定了:（1）液体发酵条件:发酵时间96 h、摇床转速130 r/min、发酵温度FD-7和FD-8分别为28℃和37℃。（2）固体发酵条件:稻草/豆粕比为8/2、培养基初始碳氮比为10/1、培养基初始pH值为5.0、固体曲水料比为3/1、固体曲装瓶量为20g、接种量为10%。将菌株FD-7接种于固体发酵培养基中发酵并对产物进行高温糖化,确定糖化条件:糖化开始时间为120 h、最适糖化温度为50℃、最适糖化时间为48 h。酵母利用糖化产物进行酒精发酵。依次扩大规模,最终三级规模得到从稻草到酒精的转化率为10.36%,可得到产品酒精浓度20.72 mg/mL。
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摘要Abstract1 引言1.1 秸秆的利用现状和前景1.2 秸秆的化学组成结构1.3 纤维素酶降解机理及其理化性质1.3.1 纤维素酶分子结构及降解机理1.3.2 纤维素酶理化性质1.4 纤维素降解菌的多样性1.4.1 纤维素分解性细菌1.4.2 纤维素分解性真菌1.5 纤维素分解菌鉴别培养基1.6 秸秆发酵制乙醇的工艺1.7 国内外研究进展1.8 课题研究意义及技术路线2 实验材料与方法2.1 实验材料2.1.1 原料及菌种2.1.2 培养基2.1.3 其他试剂及材料2.1.4 主要仪器2.2 实验方法2.2.1 初筛菌株的确定2.2.2 复筛菌株的确定2.2.2.1 菌株鉴定2.2.2.2 还原糖浓度的测定2.2.2.3 纤维素酶活力的测定2.2.2.4 不同菌体组合对提高稻草利用率和CMC酶活峰值的影响2.2.2.5 细菌和酶液共同作用降解稻草的失重情况2.2.2.6 稻草被降解过程的显微图片及降解液中糖分分析2.2.3 单菌液体发酵最适条件的确定2.2.4 单菌固体发酵最适条件的确定2.2.5 利用秸秆发酵酒精初步探索2.2.5.1 利用秸秆发酵酒精初步探索2.2.5.2 酒精含量的测定（重铬酸钾法）3 结果与分析3.1 初筛菌株的确定3.1.1 菌株分离及纯化3.1.2 刚果红平板筛选3.2 复筛菌株的确定3.2.1 葡萄糖标准曲线的绘制3.2.2 初筛菌株稻草失重率的测定3.2.3 初筛菌株酶活的测定3.2.4 菌株鉴定3.2.5 不同菌体组合对提高稻草利用率和CMC酶活峰值的影响3.2.6 细菌和酶液共同作用降解稻草的失重情况3.2.7 稻草被降解过程的显微图片及降解液中糖分分析3.2.7.1 稻草被降解的光镜显微照片3.2.7.2 稻草降解液的糖分分析——薄层层析3.3 液体发酵条件的确定3.3.1 发酵时间对CMC酶活的影响3.3.2 摇床转速对CMC酶活的影响3.3.3 发酵温度对CMC酶活的影响3.4 固体发酵条件的确定3.4.1 稻草/豆粕比对CMC酶活的影响3.4.2 培养基初始C/N对CMC酶活的影响3.4.3 培养基初始pH值对CMC酶活的影响3.4.4 固体曲水料比对CMC酶活的影响3.4.5 固体曲装瓶量对CMC酶活的影响3.4.6 接种量对CMC酶活的影响3.5 利用秸秆发酵酒精的初步探索3.5.1 酒精标准曲线的绘制3.5.2 初级规模固体发酵生产酒精3.5.2.1 酶活达到峰值时间3.5.2.2 最适糖化温度3.5.2.3 最适糖化时间3.5.3 次级规模固体发酵生产酒精3.5.4 三级规模固体发酵生产酒精4 讨论4.1 初筛菌株的确定4.2 复筛菌株的确定4.3 液体发酵条件的确定4.4 固体发酵条件的确定4.5 利用秸秆发酵酒精的初步探索5 参考文献6 致谢
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