纤维素高效降解菌的筛选及应用研究

论文摘要

纤维素是地球上最廉价、最丰富的可再生能源,对其降解和利用已成为国内外研究的热点。本研究旨在通过筛选获得高效纤维素降解菌,并通过产酶条件的优化及诱变以提高产酶活力。主要研究结果如下:1.纤维素酶生产菌的筛选通过刚果红纤维素平板识别、滤纸崩解试验及液体发酵产酶鉴定,从腐烂柑橘,稻草、朽木、和土壤等样品中筛选到4株纤维素降解菌株。经形态观察和18S rDNA基因片断分析,它们分别被鉴定为草酸青霉（Penicillium oxalicum ）D1,爪哇正青霉（Eupenicillium javanicum）E1和多变根毛霉（Rhizomucor Variabilis ）H-1,棘孢曲霉（Aspergillus aculeatus）A1。2.草酸青霉D1产酶条件优化通过单因子及正交试验,D1液态发酵产酶条件得到优化。最佳产酶条件为:碳源为麸皮:稻草=3:7（w/w）,含量2.5%（w/v）;氮源为（NH4）2SO4,含量0.15% （w/v）;温度为35℃;自然pH;产酶时间4d。在此优化条件下,发酵液中CMC酶活和滤纸酶活分别可达31.12IU/mL、45.28 IU/mL。3. D1的诱变及酶解稻草实验以草酸青霉D1为出发菌株,经过紫外线、亚硝酸及紫外与亚硝酸复合诱变处理,选育出1株高产纤维素酶突变株NU-H,与出发菌株相比,CMCase酶活提高69.8%,滤纸酶活提高75.28%,另外木聚糖酶活,还原糖得率也有显著地提高。通过单因子及正交试验,研究了突变株纤维素酶对稻草粉水解的最适宜条件。结果表明,该菌株酶解糖化的最佳条件为:温度50℃,时间28h,纤维素酶浓度为60%,底物浓度3%,pH 4.8,还原糖得率为23.25%。4.以橘皮渣为原料利用爪哇正青霉E1生产复合酶的研究为了提高饲用复合酶的产量,爪哇正青霉E1为生产菌,橘皮渣为原料,羧甲基纤维素（CMC）酶、β-葡萄糖苷酶、木聚糖酶、果胶酶的活性为测定指标,对固体发酵培养基组成、水分含量、初始pH值、培养温度、培养时间等方面进行了优化。得出最佳产酶条件:水分含量80%,温度（30℃） ,麸皮（1g）,（NH4）2SO4（0.05g）,NaNO3（0.05g）,CaCl2（0.1g）,时间96h,自然pH。在此条件下,接种孢子悬液1ml（106-107个/ml）,CMC酶、β-葡萄糖苷酶、果胶酶、木聚糖酶活力分别达46.80 U/g、49.64 U/g、51.87 U/g、106.42 U/g。5.以莲子壳为原料利用多变根毛霉株H-1生产复合酶的研究为了提高饲用复合酶的产量,以多变根毛霉株H-1为生产菌,莲子壳为原料,羧甲基纤维素（CMC）酶、β-葡萄糖苷酶、木聚糖酶、果胶酶的活性为测定指标,对固体发酵培养基组成、加水量、初始pH值、培养温度、培养时间等方面进行了优化。得出最佳产酶条件:莲子壳4g,豆粕1g,稻草粉1g,加水量5ml/5g干质,（NH4）2SO40.1g,NaH2PO4 0.1g,初始pH 4.0,温度28℃,培养时间84 h。在此条件下,接种孢子悬液1ml（106-107个/ml）,CMC酶、β-葡萄糖苷酶、木聚糖酶、果胶酶活力分别达1033.8U/g、1131.5U/g、1386.6U/g、585.1U/g。本研究筛选获得的纤维素降解菌是非常有潜质的纤维素酶产生菌,本研究建立的理论和技术体系可为农产品纤维素资源的开发和利用提供了参考。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 问题的提出
• 1.2 纤维素降解微生物的研究概况
• 1.2.1 纤维素降解细菌
• 1.2.2 纤维素降解放线菌
• 1.2.3 纤维素降解真菌
• 1.2.4 纤维素降解菌的自然选育
• 1.2.5 纤维素降解菌的诱变选育
• 1.3 纤维素酶的研究概况
• 1.3.1 纤维素酶系的组成
• 1.3.2 纤维素酶的生产方法
• 1.3.3 产纤维素酶的原料
• 1.3.4 纤维素酶的应用
• 1.4 本论文的立题思想和主要内容
• 1.4.1 立题思想
• 1.4.2 研究内容
• 第2章 纤维素降解菌的筛选及产酶工艺研究
• 2.1 引言
• 2.2 材料与方法
• 2.2.1 样品来源
• 2.2.2 培养基
• 2.2.3 菌株的初筛
• 2.2.4 菌株的复筛
• 2.2.5 酶活力的测定
• 2.2.6 菌株的鉴定
• 2.2.7 数据分析方法
• 2.3 结果与分析
• 2.3.1 菌株的初筛
• 2.3.2 菌株的复筛
• 2.3.3 菌株的鉴定
• 2.3.4 D1 产酶工艺优化
• 2.3.5 青霉D1 产酶条件的优化
• 2.4 讨论
• 第3章 菌株D1 的诱变及突变株酶解稻草实验研究
• 3.1 引言
• 3.2 材料与方法
• 3.2.1 菌种
• 3.2.2 培养基
• 3.2.3 固体发酵
• 3.2.4 诱变方法
• 3.2.5 突变株的筛选
• 3.2.6 突变株酶解稻草试验
• 3.2.7 各指标分析方法
• 3.3 结果与分析
• 3.3.1 突变株的初筛
• 3.3.2 突变株的复筛
• 3.3.3 突变株NU-H 酶解稻草实验
• 3.4 讨论
• 第4章 以柑橘皮渣为原料生产饲用复合酶的研究
• 4.1 引言
• 4.2 材料与方法
• 4.2.1 材料
• 4.2.2 培养基
• 4.2.3 固体发酵
• 4.2.4 酶活力的测定
• 4.3 结果与分析
• 4.3.1 菌株的筛选
• 4.3.2 水分含量对产酶的影响
• 4.3.3 pH 值对产酶的影响
• 4.3.4 温度对产酶的影响
• 4.3.5 时间对产酶的影响
• 4.3.6 辅助碳源对产酶的影响
• 4.3.7 氮源对产酶的影响
• 4.3.8 不同的无机盐对产酶的影响
• 4.3.9 最佳工艺的确定
• 4.4 讨论
• 第5章 以莲子壳为原料生产复合酶的研究
• 5.1 引言
• 5.2 材料与方法
• 5.2.1 实验材料
• 5.2.2 培养基
• 5.2.3 实验方法
• 5.3 结果与分析
• 5.3.1 菌株的筛选
• 5.3.2 水分含量对产酶的影响
• 5.3.3 pH 值对产酶的影响
• 5.3.4 温度对产酶的影响
• 5.3.5 时间对产酶的影响
• 5.3.6 莲子壳与豆粕比例对产酶的影响
• 5.3.7 辅助碳源对产酶的影响
• 5.3.8 氮源对产酶的影响
• 5.3.9 不同的无机盐对产酶的影响
• 5.4 结论
• 第6章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.1.1 菌株的筛选
• 6.1.2 草酸青霉D1 产酶工艺研究
• 6.1.3 D1 的诱变及酶解稻草实验研究
• 6.1.4 爪哇正青霉E1 生产复合酶的研究
• 6.1.5 多变根毛霉H-1 生产复合酶的研究
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况