产纤维素酶微生物在农业秸秆资源化中的应用

【摘要】：现阶段我国秸秆产量十分庞大,但暂无有效的方法处理秸秆,为了提高秸秆利用率,同时降低由于秸秆的焚烧及其他不当处理方式引起的环境污染问题。实现农业可持续发展及解决秸秆资源化利用的问题迫在眉睫。本次实验,首先选取本校生命科学与工程学院实验室通过基因工程获取的三株里氏木霉工程菌,针对3株微生物的产纤维素酶活性进行了筛选,通过测定3株实验室获取的里氏木霉工程菌的酶活性,从而判断3株微生物的产酶量及生长情况,最终得出结论：其中编号为2-5的里氏木霉工程菌酶活性较低；编号为10-7的里氏木霉工程菌,表现出酶活性变化幅度大,不稳定；编号为8-5的里氏木霉工程菌在实验过程中酶活性较高,且稳定,比较适宜于后续实验。同时根据产糖率的测定,得出编号8-5的里氏木霉工程菌有着较高的秸秆降解率,进一步验证了上一步实验的准确性,最终确定编号8-5的里氏木霉工程菌可进一步运用于后续实验。其次,对编号8-5的里氏木霉工程菌降解秸秆产物进行了研究,得出秸秆经过里氏木霉工程菌降解后产生物质为不含淀粉的多糖类物质。且根据气相色谱实验可知,该多糖是由鼠李糖(C6H12O5)、阿拉伯糖(C5H10O5)、木糖(C5H10O5)、甘露糖(C6H12O6)、半乳糖(C6H12O6)等单糖组成。多糖的活性与其组成有很大关系,且研究多糖的组成是后续研究该种多糖活性的基础实验,因此本次实验为今后秸秆降解产生的多糖性质研究打下了基础,有利于秸杆资源的进一步开发利用。最后,本次实验对里氏木霉工程菌降解秸秆条件进行了优化,通过单因素实验法,得出在秸秆添加量为4%、起始pH值5.5、培养温度30℃、转速200 r/min、接种浓度107个/mL、发酵时间第5天、装液量为75 mL时,编号为8-5的里氏木霉工程菌可达到最大酶活性。但是单因素法往往不能准确预测各个因素之间的交互作用,故本次实验后续利用Plackett-Burman(P-B)方法筛选影响产酶的重要因素,得出对里氏木霉产纤维素酶影响的显著性排列为：培养温度培养时间装液量接种浓度秸秆添加量转速初始pH值,其中,发酵温度、发酵时间、装液量影响最为显著,进一步利用Box-Behnken法设计实验优化培养条件,最后通过响应面的分析可知,确定最佳培养条件为为培养温度32℃,发酵时间5.5天,装液量75m1。 【关键词】：里氏木霉工程菌 发酵产物 最佳培养条件
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：X712;X172
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第1章 绪论11-21
• 1.1 研究背景11-14
• 1.1.1 国内农业固体废物处理现状11
• 1.1.2 国内外农业固体废物-秸秆的利用及发展现状11-13
• 1.1.3 运用微生物法利用秸秆资源的发展现状13-14
• 1.2 降解秸秆微生物的研究进展14-15
• 1.2.1 产纤维素酶微生物的研究进展14
• 1.2.2 里氏木霉的研究进展14-15
• 1.3 产纤维素酶微生物降解秸秆机理及产物测定研究进展15-16
• 1.3.1 产纤维素酶微生物降解秸秆机理研究进展15-16
• 1.3.2 产纤维素酶微生物降解秸秆产物测定研究进展16
• 1.4 产纤维素酶微生物降解秸秆条件优化的研究进展16-18
• 1.4.1 单次因子实验设计法17
• 1.4.2 Plackett-Burman设计17
• 1.4.3 响应面设计17-18
• 1.5 论文研究目标、研究内容、拟解决的问题及技术路线18-21
• 1.5.1 研究目标18
• 1.5.2 研究内容18-19
• 1.5.3 拟解决的关键技术问题19
• 1.5.4 技术路线19-21
• 第2章 实验室获取里氏木霉工程菌的选择21-32
• 2.1 实验材料与方案21-26
• 2.1.1 实验材料21-23
• 2.1.2 实验方案23-26
• 2.2 实验结果及分析26-31
• 2.2.1 葡萄糖标准曲线的绘制26
• 2.2.2 酶活性测定的结果及分析26-29
• 2.2.3 产糖率的测定结果及分析29-31
• 2.3 实验结论31-32
• 第3章 里氏木霉菌酶解秸秆产物研究32-38
• 3.1 实验材料与方案32-35
• 3.1.1 实验材料32-33
• 3.1.2 实验方案33-35
• 3.2 实验结果及分析35-37
• 3.2.1 降解产多糖的理化性质分析35-36
• 3.2.2 降解产多糖的单糖组分分析36-37
• 3.3 实验结论37-38
• 第4章 里氏木霉工程菌降解秸秆条件的优化38-57
• 4.1 实验材料与方案38-41
• 4.1.1 实验材料38-39
• 4.1.2 实验方案39-41
• 4.2 实验结果及分析41-55
• 4.2.1 葡萄糖标准曲线的绘制41
• 4.2.2 里氏木霉工程菌产酶条件的单因素实验结果分析41-48
• 4.2.3 里氏木霉工程菌产酶条件的响应面法优化试验48-55
• 4.3 实验结论55-57
• 结论及展望57-60
• 结论57-58
• 展望58-60
• 致谢60-61
• 参考文献61-66
• 攻读硕士学位期间发表的论文66

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