高活性纤维素酶菌株的筛选鉴定和秸秆降解特性的研究

【摘要】： 农作物秸秆是世界上最丰富的纤维素类物质之一。由于纤维素分子结构的特殊性及纤维素物质在自然界的存在状态(以木质纤维素的形式存在)的特殊性,目前这一巨大资源不仅没有得到充分利用,反而因大部分被焚烧或弃置在自然环境而成了一大污染源。如何利用纤维素酶将这些秸秆纤维素废弃物大规模地转化为简单糖类或蛋白质等产品,进一步转化酒精、饲料等已成为全世界研究的热点,也是缓解当今世界所面临的粮食短缺、饲料资源紧张、能源危机和环境污染等问题的有效途经之一。 纤维素酶是一类能够水解纤维素的β-D-糖苷键生成葡萄糖的多组分酶的总称。自然界中能分解纤维素的生物主要为真菌类及部分细菌,以木霉、曲霉、青霉的能力最突出,但目前研究得最多的是一些真菌对经物理、化学处理(辐射、蒸汽爆破、膨化、碾磨、酸化、碱化等)的不溶性纤维素的作用,生产成本高,对环境的污染严重,限制了农作物秸秆的高效利用。而筛选性能稳定的高产纤维素酶菌株,研究其对未处理的天然纤维素的降解作用对解决上述这些问题至关重要。我们通过大规模的菌株筛选和测试,取得了以下主要结果: 1.采用CMC-Na平板进行菌种分离,筛选出具有较高降解纤维素酶能力的细菌35株,真菌11株。 2.以天然水稻秸秆为碳源,进行液体摇瓶培养复筛得到一株能高效降解秸秆纤维素的丝状真菌,经18SrDNA基因序列分析和菌株形态特性分析,初步确定该菌株为藤仓赤霉(Gibberella fujikuroi)。 3.以未处理的水稻秸秆为唯一碳源,研究了氮源、接种量、发酵时间、初始发酵温度、培养基初始pH等对藤仓赤霉产酶的影响.结果表明该菌株产纤维素酶的最适宜的氮源为CO(NH_2)_2,接种量为5%,培养时间为120 h,培养温度为28～37℃,培养基初始pH为5～6。 4.SEM分析表明,藤仓赤霉作用水稻秸秆是从内表面向外表面进行的;作用前后的稻草成分测定结果显示,纤维素降解率、半纤维素降解率和木质素降解率分别达38.9%,57.9%和26.5%;该菌对未处理秸秆作用8 d,秸秆失重率可达53%;对该菌的酶成分进行分析,结果表明该菌可产生多种降解酶,其CMCase、FPase、xylanase酶活分别可达1.723 IU/mL、0.344 IU/mL、0.532 IU/mL。且该菌产生的CMC酶的反应温度以50℃左右为宜,pH值以6左右为适,Mg~(2+)与Ca~(2+)对酶反应有促进作用,Pb~(2+)和Cu~(2+)对酶反应有抑制作用。 本实验所获得的藤仓赤霉对水稻秸秆的这些作用特性未见其他作者报道,因此,为进一步利用该菌进行改良、提高酶活以应用于生产奠定了基础。 【关键词】：纤维素酶 筛选 藤仓赤霉 酶活力 秸秆 产酶条件 酶学性质
【学位授予单位】：华中农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：S38
【目录】：

• 缩略语表6-7
• 摘要7-9
• Abstract9-11
• 1 前言11-27
• 1.1 研究的意义11-12
• 1.2 文献综述12-26
• 1.2.1 纤维素12-13
• 1.2.2 纤维素酶的概念、分类和作用机理13-15
• 1.2.3 纤维素酶的结构15-17
• 1.2.4 纤维素酶理化性质17-18
• 1.2.5 纤维素酶的来源18-21
• 1.2.6 发酵工艺21-22
• 1.2.7 纤维素酶酶学性质的研究22-23
• 1.2.8 纤维素酶的应用23-26
• 1.3 研究目的26-27
• 2 材料和方法27-36
• 2.1 材料27-29
• 2.1.1 样品27
• 2.1.2 培养基27-28
• 2.1.3 主要试剂28
• 2.1.4 主要仪器设备28-29
• 2.2 研究方法29-36
• 2.2.1 产纤维素酶的菌株的筛选29
• 2.2.2 还原糖的测定29-30
• 2.2.3 酶活的测定30-31
• 2.2.4 菌种鉴定31-33
• 2.2.5 产酶条件的优化33-34
• 2.2.6 菌株作用后秸秆结构的变化34
• 2.2.7 菌株对秸秆成分的影响34
• 2.2.8 秸秆失重率34
• 2.2.9 CMC酶的酶学性质初步研究34-36
• 3 结果与分析36-48
• 3.1 菌种筛选36-37
• 3.2 菌种鉴定37-38
• 3.2.1 形态观察37
• 3.2.2 18SrDNA基因分析37-38
• 3.3 产酶条件的优化38-40
• 3.3.1 最佳氮源的确定38
• 3.3.2 接种量对产酶的影响38-39
• 3.3.3 培养时间对产酶的影响39
• 3.3.4 温度对产酶的影响39-40
• 3.3.5 培养基初始pH对产酶的影响40
• 3.4 菌株作用后秸秆结构的变化40-43
• 3.5 菌株发酵对稻草成份的影响43
• 3.6 秸秆失重率43-44
• 3.7 酶的组成44-45
• 3.8 CMC酶的酶学性质初步研究45-48
• 3.8.1 酶反应的最适温度45
• 3.8.2 酶的热稳定性45-46
• 3.8.3 酶反应的最适pH值46
• 3.8.4 酶的pH稳定性46-47
• 3.8.5 金属离子对酶活性的影响47-48
• 4 讨论48-50
• 4.1 菌种的筛选和鉴定48
• 4.2 产酶条件的优化48
• 4.3 藤仓赤霉的作用特性48-50
• 参考文献50-56
• 致谢56

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

生长獭兔日粮中添加纤维素酶的效果    高振华,张宝庆,赵博伟,郑艳华

饲料中添加纤维素酶对团头鲂生长的影响    余丰年,王道尊

纤维素酶的研究和应用前景    邱雁临

纤维素酶的研究进展    谢占玲,吴润

饲用纤维素酶活力测定方法的改进    杨洁,阿力木,李福成,毛新芳,葛亮

松材线虫纤维素酶的分离纯化及免疫学检测方法的研究    张奇;马洪周;杨文博;白钢;熊惠龙;李海燕;

纤维素酶体外酶解苜蓿草粉的研究    吕景智;刘蒙;

纤维素酶促进剂在饲料中的应用初探    厉重先;李鸿玉;刘雪峥;

微生物纤维素酶在饲料工业中的生产现状及应用    刁治民;张雄伟;熊亚;吴保锋;

纤维素酶在奶牛营养中的研究    刘海林;肖兵南;任慧波;李旭华;张石蕊;

固体纤维素酶的浸渍条件优化及其特性研究    冯文英;

不同来源的纤维素酶酶学性质的比较研究    黄燕华;冯定远;

纤维素酶对黄羽肉鸡生产性能的影响    杨彬;冯定远;

纤维素酶制剂对苜蓿青贮饲料品质的影响    薛艳林;玉柱;白春生;孙杰;

产紫青霉HBZ003产纤维素酶发酵条件的优化    王春燕;蔡坤;王化山;周艳艳;刘四新;

全植物纤维复合材料——Ⅱ.剑麻纤维自增强复合材料的酶降解性能研究    卢珣;章明秋;容敏智;

不同来源纤维素酶对鹅胰腺和小肠内容物消化酶活性的影响    黄燕华;冯定远;

纤维素降解菌的筛选、鉴定及其产酶条件的研究    刘韫滔;禤淑霞;龙传南;龙敏南;胡忠;

纤维质原料(杨木粉)水解最优条件的研究    康忆隆;

固态发酵豆渣菌种的筛选及发酵条件的研究    李思聪;曹雪莲;宋勇;盛琴;潘康成;

纤维素酶的应用现状    王菁莎　王颉 刘景彬

纤维素酶可提高秸秆饲料利用率    平远 译

秸秆生产燃料乙醇进程加快    庞晓华

饲料原料资源匮乏出路何在    山东农业大学 王纪亭

2009年印染行业节能减排优秀技术创新成果推介    

酶制剂在饲料中的作用    中国农业科学院畜牧研究所 张军民 韩怀动

微生物制备复合酶制剂研究进展    郭凤莲　陈存社

情系中小企业    本报通讯员 沈中兴

军事医学科学院从MSCs中筛选出重要差异蛋白    吴一福

播洒绿色 拥抱明天    张晓玲 本报记者 王新

低聚糖和纤维类碳源对里氏木霉合成纤维素酶的诱导作用    张晓萍

新型嗜热纤维素酶的性质研究及协同水解纤维素作用    王玉国

黑翅土白蚁体内纤维素酶编码基因的克隆与表达    陈春润

福寿螺（Ampullaria crossean）多功能纤维素酶EGX的研究    王骥

木霉菌株产酶培养及其特定底物酶解过程研究    冯月

磁性纳米颗粒固定纤维素酶和产酶丝状真菌转化的研究    廖红东

纤维素酶高效水解、回收再用与反应机理的研究    张名佳

纤维素酶对纤维素纤维的作用    吕家华

康氏木霉纤维素酶的发酵及其对稻草降解利用的初探    刘小杰

康氏木霉AS3.2774纤维素酶系的诱导、阻遏、纯化及鉴定研究    林元山

尖孢镰刀菌高产纤维素酶菌株的筛选鉴定及发酵条件优化    王玮

纤维素酶水解动力学及影响因素研究    夏安

产耐高温纤维素酶细菌的筛选及酶学性质研究    贺芸

特异腐质霉Humicola insolens（YH-8）纤维素酶的分离纯化及性质研究    王在贵

糖蜜酒精废液诱导康氏木霉产纤维素酶的研究    林元山

嗜碱性芽孢杆菌Bacillus sp.AC-2产纤维素酶的研究    舒勤

玉米秸秆制取生物乙醇关键技术的研究    杨敏

产纤维素酶菌株的筛选及不同添加剂在青贮饲料中的应用研究    夏友国

玉米秸秆酶水解及发酵乳酸的研究    黄爱玲

纤维素酶发酵工艺条件优化研究    蒲海燕