里氏木霉菌种选育及秸秆同步糖化发酵的研究

【摘要】：进入21世纪以来，由于工业的迅猛发展，人类在能源、资源与环境等诸方面都面临着严峻的问题。木质纤维素是植物光合作用的主要产物，同时也是地球上最丰富的可再生资源。由于木质纤维素可以被纤维素酶水解产生还原糖，所以，利用微生物将还原糖转化为生物乙醇，成为新能源研究中的一个重要方向。 里氏木霉是产纤维素酶最著名的菌株之一。由于纤维素酶是一个酶系，由不同的酶组分组成，而在里氏木霉中，表达不同酶组分的基因又位于基因组不同的位点上，利用基因工程方法提高纤维素酶酶系活力存在一定的困难。原生质体融合打破了微生物的物种界限，可实现亲本菌株的基因重组。对于里氏木霉，通过原生质体融合可以使多个纤维素酶的基因重排，得到纤维素酶系整体活力提高的菌株。 为了提高里氏木霉的纤维素酶系表达活力，在本研究中，将三株里氏木霉菌株QM9414、MCG77、RutC-30进行了原生质体融合，通过筛选，得到了高产的里氏木霉菌株JL6。与亲本菌株相比，JL6的纤维素酶，β葡萄糖苷酶和果胶酶活力都有显著的提高。 在本研究中，还探讨了利用秸秆同步糖化发酵生产酒精的工艺。利用NaOH预处理秸秆，结果显示， NaOH预处理后的秸秆中，纤维素含量有明显的上升，由33%上升至43.74%；而木质素的下降明显，由20%下降至11.6%。糖化实验表明，经过NaOH预处理后的秸秆糖化效率达到92%。对NaOH预处理后的秸秆进行了同步糖化发酵，酒精产率达到88%。 【关键词】：里氏木霉 原生质体融合 预处理 同步糖化发酵
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TQ920.1
【目录】：

• 中文摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第1章 绪论9-24
• 1.1 木质纤维素物质概况9-13
• 1.1.1 木质纤维素原料的结构与性质9-11
• 1.1.2 木质纤维素材料的预处理11-12
• 1.1.3 木质纤维素材料的水解12-13
• 1.2 纤维素酶的简介13-20
• 1.2.1 纤维素的降解简介及方法13-14
• 1.2.2 纤维素酶酶系的概况14
• 1.2.3 纤维素酶的结构14-16
• 1.2.4 纤维素酶水解的作用机理16-17
• 1.2.5 纤维素酶的改造与筛选17-20
• 1.3 里氏木霉简介20-23
• 1.3.1 纤维素酶产生菌种20
• 1.3.2 里氏木霉的特点及功能20-21
• 1.3.3 里氏木霉的历史演变21-23
• 1.4 立题意义与研究内容23-24
• 第2章 高产纤维素酶的里氏木霉菌株的诱变24-35
• 2.1 引言24
• 2.2 材料与仪器24-27
• 2.2.1 药品与试剂24-25
• 2.2.2 仪器设备25-26
• 2.2.3 试剂配制26-27
• 2.3 实验方法27-30
• 2.3.1 制备里氏木霉孢子悬液的方法27
• 2.3.2 制备里氏木霉菌丝悬液的方法27
• 2.3.3 去壁酶的制作方法27-28
• 2.3.4 酶解里氏木霉细胞壁的方法28
• 2.3.5 三亲本的原生质体的分离及融合的方法28-29
• 2.3.6 原生质体的再生的方法29
• 2.3.7 高产纤维素酶的里氏木霉菌株的筛选方法：29
• 2.3.8 菌体干重的测定29
• 2.3.9 菌体生长曲线的绘制29-30
• 2.4 实验结果与讨论30-34
• 2.4.1 里氏木霉细胞壁的酶解30
• 2.4.2 里氏木霉原生质体的融合及再生30-32
• 2.4.3 高产里氏木霉的复筛及四株菌株的酶活对比32
• 2.4.4 JL6 号菌株的在不同碳源的酶活及蛋白变化32-33
• 2.4.5 JL6 号菌株的生长曲线33-34
• 2.5 本章小结34-35
• 第3章 纤维素的预处理及预处理后秸秆的同步糖化发酵35-43
• 3.1 引言35
• 3.2 材料与仪器35-37
• 3.2.1 药品与试剂35-36
• 3.2.2 仪器设备36
• 3.2.3 试剂配制36-37
• 3.3 实验方法37-40
• 3.3.1 用 NaOH 预处理玉米秸秆37
• 3.3.2 测纤维素中的含水量37
• 3.3.3 纤维素及木质素含量的测定37-39
• 3.3.4 测定预处理前后的糖化效果39
• 3.3.5 NaOH 预处理后秸秆的同步糖化发酵研究39-40
• 3.4 结果与讨论40-41
• 3.4.1 秸秆的 NaOH 预处理前后的纤维素及木质素含量对比40
• 3.4.2 NaOH 预处理前后秸秆的糖化效果测定40
• 3.4.3 NaOH 预处理后秸秆的同步糖化发酵测定40-41
• 3.5 本章小结41-43
• 第4章 研究成果及展望43-45
• 4.1 主要研究成果43-44
• 4.1.1 高产纤维素酶的里氏木霉菌株的诱变及筛选43
• 4.1.2 秸秆的预处理及预处理后的同步糖化发酵43-44
• 4.2 后续研究展望44-45
• 参考文献45-53
• 致谢53

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