稻草纤维降解菌的选育及其应用

论文摘要

农作物秸秆纤维素新能源是C02和H20经过光合作用固定在作物体内的太阳能,是一种廉价而又可以广泛获得的新型生物质能源。在稻草、小麦、玉米三种主要的秸秆中,稻草因植株中含有蜡质且具有较高的纤维素聚合度,而比较难降解。本文从自然腐烂的稻草中选育出2株降解稻草秸秆纤维素能力较好的微生物菌株、通过原生质体融合对菌株进行优化,并对其发酵产酒精的应用进行相关研究,得到了以下3个主要成果：（1）从湖南农业大学实验田和浏阳河边腐烂稻草秸秆中分离筛选到126株霉菌菌株,并从中筛选出10株降解稻草秸秆能力较好的菌株,编号依次为：A242、B321、A211、A111、A321、B521、A251、A232、B711和B311,其中A242、A251号菌株可以有效的降解稻草秸秆中的纤维素；A321、B311号菌株可以有效的降解稻草秸秆中的半纤维素。A242、B311菌株的稻草发酵降解液中还原糖含量分别可达到94.1044mg/g、90.6274mg/g稻草粉,超过对照菌株的78.9692mg/g；A321、B321菌株的稻草发酵降解液中木糖含量分别可达到11.8210mg/g、12.1219mg/g稻草粉,超过对照菌株的11.1689mg/g。初步鉴定A242菌株相似半知菌类丛梗孢目丛梗孢科曲霉族青霉属多轮青霉；B321菌株相似藻菌纲毛霉目毛霉科毛霉属总状枝毛霉；A321相似半知菌类丛梗孢目丛梗孢科曲霉族曲霉属烟色曲霉。（2）为提高菌株对稻草的降解能力,对初筛获得的优良菌株进行原生质体融合育种。以A242号和A321号菌株作为亲本菌株,经过原生质体融合育种后,筛选得到1-2-3号菌株,其降解稻草纤维素、半纤维素为还原糖能力和木糖能力有明显提升,其稻草降解液中还原糖、木糖含量分别达到0.7712mg/mL、0.0902mg/mL。（3）对通过原生质体融合得到的优秀稻草降解菌株的发酵条件进行了优化。直接以稻草粉作为发酵基质,优化分析无机盐、无机氮、温度和发酵时间,最终获得最优发酵条件为：0.3%氯化钴、0.5%硫酸铵,于30℃发酵108h后,稻草降解液中还原糖含量可达2.2712mg/mL。通过稻草秸秆发酵的应用试验发现,将稻草纤维降解菌和木糖发酵酵母菌同时接种对稻草秸秆进行发酵的效果不理想；先接种纤维降解菌进行降解,将温度提高到适合酶作用的48℃,酶解10h后再接种木糖发酵酵母菌发酵生产乙醇,可以达到较好的效果,酒精得率达0.13g/g稻草粉。

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摘要

Abstract

第一章绪论

前言

1.木质纤维素结构概况

2.纤维素降解所需要的酶类

3.稻草秸秆的结构概况及其化学组成

4.微生物降解稻草秸秆的研究目的与意义

4.1 微生物降解稻草秸秆的研究目的

4.2 稻草秸秆利用微生物降解的研究意义

5.国内外稻草秸秆的微生物降解技术及稻草秸秆的综合利用的研究现状

5.1 能代谢纤维素的微生物

5.2 选育降解纤维素的菌株

5.3 国外对稻草秸秆的微生物降解技术的研究状况及稻草秸秆的综合利用现状

5.4 国内对稻草秸秆的微生物降解技术的研究状况及稻草秸秆的综合开发利用现状

6.微生物降解稻草秸秆及稻草秸秆发酵沼气的所面临的技术问题

6.1 稻草秸秆微生物降解所期待解决的问题

6.2 利用水稻秸秆生产沼气所面临的问题

7.水稻秸秆微生物降解机制

8.研究内容

第二章降解稻草纤维素真菌的分离筛选及其初步鉴定

引言

1 材料与方法

1.1 材料

1.2 试验方法

2 结果与分析

2.1 初筛筛选结果

2.2 初筛菌株降解稻草秸秆纤维素、半纤维素能力测定结果

2.3 初筛菌株稻草粉发酵降解液中还原糖含量的测定结果

2.4 初筛菌株稻草粉发酵降解液液中木糖含量的测定结果

2.5 菌株菌落特征和个体形态观察结果

2.6 所选菌株的初步鉴定结果

3 本章小结

第三章所选真菌菌株原生质体融合

引言

1 材料与方法

1.1 材料

1.2 真菌菌株的原生质体融合优化方法

1.3 被选真菌菌株原生质体融合条件的优化试验

2 结果与分析

2.1 被选真菌菌株原生质体融合条件的优化试验结果

3 本章小结

第四章稻草纤维降解优良菌株发酵条件优化及稻草发酵应用试验

引言

1 材料与方法

1.1 材料

1.2 试验方法

2 试验结果与分析

2.1 被选优化菌株降解水稻秸秆发酵条件的优化试验结果

2.2 降解稻草秸秆产酒精应用试验结果

3 本章小结

总结

1 分离、筛选及鉴定降解稻草纤维素丝状真菌

2 降解稻草纤维真菌的原生质体融合

3 降解稻草纤维优良菌株发酵条件的优化及降解稻草纤维产酒精的应用

问题展望与创新点

参考文献

致谢

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