论文摘要
木质素是由高度取代的苯基丙烷单元随机聚合而成的高分子,它与纤维素、半纤维素一起,形成植物骨架的主要成分。木质素的分布及其局部化学影响着木材竹材在制浆造纸及纤维板材工业中的使用。自然界中,木质素是在数量上仅次于纤维素的天然高分子化合物,木质素的生物降解研究表明,目前,白腐菌是唯一能在纯系培养中将木质素降解为CO2和H2O的一类微生物,故利用白腐菌选择性降解木质素是目前生物技术研究中的热点。本文以探索高效降解木质素为指标,选用Phanerochaete chrysosporium、Trametes cinnabarina和Pleurotus ostreatus的组合后的混合菌作为实验菌种,竹材为固态发酵基质,运用正交实验设计,研究了在不同培养条件（温度,pH值,培养液与竹材质量百分比,发酵时间）下和添加不同诱导物（H2O2,苯甲醇,吐温80,CaCL2）后白腐菌混合菌对木质素的降解效果,探寻白腐菌混合菌固态发酵降解木质素的最佳工艺条件。本实验采用三种白腐菌的两两不同组合菌和三菌种的组合菌来研究各组对竹材木质素的降解情况,结果表明,P.chrysosporium、T.cinnabarina和P.ostreatus三种菌种的组合菌（T4组）降解木质素的能力最强,为41.1%。其次为P.ostreatus和P.chrysosporium的组合菌（T3组）,木质素降解率为36.42%。通过正交实验,对T4组合菌和T3组合菌降解木质素的条件进行优化,从而得出最佳木质素的降解条件,结果表明在T3组合菌在温度为32℃、pH为3.5、发酵时间在30d、培养液与竹材基质质量百分比为80%时、木质素的降解率最高。T4组合菌在温度为温度32℃、pH3.0、固体发酵时间20d、培养液与竹材基质质量百分比110%时降解木质素的效率最高。通过实验对上述所得的最佳优化条件进行鉴定,结果表明T3组合菌的实际木质素降解率达56.1%,而纤维素降解率为8.7%,木质素降解选择性系数为6.45,而T4组合菌的木质素降解率则达到54.3%,而纤维素降解率为7.7%,木质素降解选择性系数为7.03。在获得最佳降解木质素条件的基础上,分别研究了H2O2、苯甲醇、吐温80、CaCL2四种添加物对T3和T4组合菌降解木质素的影响。对于T3组合菌,四种添加物的作用结果依次表现为:①添加H2O2后,四种浓度的H2O2均可以促进其木质素降解率,抑制纤维素降解率,当H2O2浓度为1%时木质素的降解率最高,为63.6%,此时的木质素选择性系数为11.5;②添加苯甲醇后,既可以提高木质素的降解效率,又促进了纤维的降解效率,整体表现为降低木质素选择性系数;③添加吐温80,可以促进木质素选择性降解系数,当吐温80浓度为0.10%时,木质素的选择性降解系数高达12.08。④添加CaCL2对于T3组合菌来说表现为两种效果,在添加较少时表现出促进木质素的降解,而在添加质量达到5mg时,表现为抑制木质素的降解,但整体来看,添加CaCL2可以有效提高木质素选择性降解系数。对于T4组合菌,四种添加物的作用结果为:①四种浓度的H2O2均可以促进木质素的降解效率,而对纤维素的降解均有抑制作用,提高木质素的选择性降解系数;②添加苯甲醇后,发现该诱导物既可以提高木质素的降解效率,又促进了纤维的降解效率,木质素选择性降解系数变化呈现不规律性,在浓度为0.001%和1%表现为降低,在0.01%和0.1%时表现为促进作用;③木质素降解率变化均不大,但对纤维素的降解率均有抑制作用,从而有效的提高了木质素选择性降解系数;④对木质素降解有促进作用,纤维素有抑制作用,能明显提高木质素的选择性降解系数,在0.5mg时木质素选择性系数最高为20.03。通过实验,我们筛选去了两种较好的组合菌种,即T3和T4组合菌种,并对其降解木质素的条件进行了优化。在优化条件下,T3组合菌木质素降解率达到56.1%,T4组合菌为54.3%,此外还研究了几种诱导物对两种组合菌的木质素降解的影响,为生物制浆应用提供理论依据。
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