纤维素酶高产木霉菌株的筛选及其对秸秆的降解效果

【摘要】：秸秆纤维素是自然界最丰富的可再生性碳水化合物资源，但是由于其结构复杂不易被降解，限制了动物对其利用。利用微生物产生的纤维素酶对秸秆纤维素进行处理可提高动物对秸秆饲料的消化率。试验以现有绿色木霉菌株进行了高产纤维素酶液体发酵目的菌株的筛选，对绿色木霉液体发酵培养基及培养条件进行了优化；通过粗酶液的制备、浸提以及粗酶的提取对稻草秸秆降解效果进行了评价。主要研究结果如下： 1.以实验室提供的6株绿色木霉菌为出发菌株，经滤纸崩解试验初筛和液体发酵产酶复筛，保留了两株适宜液体发酵产酶且酶活性高的菌株，分别为绿色木霉X-57和绿色木霉BS（以下简称为X-57及BS）。 2.首先通过单因素和正交试验对液态发酵产酶培养基进行了优化，然后在最优培养基的基础上通过单因素试验对绿色木霉的发酵条件进行了优化。确定了X-57的最佳培养基配方：稻草和麸皮（比例4：3）添加量为2%，硝酸铵添加量为0.4%，吐温-80添加量为0.05%，KH2PO4添加量为0.5%；最佳培养条件：接种量6%，摇床转速175r/min，培养周期4d，羧甲基纤维素酶活（CMCase）和滤纸酶活（FPase）分别为：1677.53U/mL、282.69U/mL；。BS的最佳培养基配方：稻草和麸皮（比例4：3）2%，硝酸铵添加量为0.4%，吐温-80添加量为0.1%，KH2PO4添加量为1%；最佳培养条件：接种量5%，摇床转速175r/min，培养周期3d，CMCase和FPase分别为：1523.38U/mL、203.41U/mL。 3.在最优培养基的基础上对X-57和BS进行5L发酵罐扩大实验，结果表明：X-57控制条件间歇发酵CMCase分别比摇瓶发酵和自然发酵提高了36.3%、24.3%；BS控制条件间歇发酵CMCase分别比摇瓶发酵和自然发酵提高了21.4%、14.9%。对纤维素粗酶液的制备及浸提条件进行了研究，结果表明：4000r/min，15min离心条件下两株菌CMCase最高；0.1M，pH4.8的乙酸-乙酸钠缓冲液浸提效果好于蒸馏水。X-57以终浓度70%乙醇作为沉淀剂提取粗酶效果较好，BS以饱和度70%硫酸铵作为沉淀剂提取粗酶效果较好。 4.稻草秸秆经X-57粗酶液需氧发酵，纤维素降解率达31.79%，半纤维素降解率达27.31%；经BS粗酶液需氧发酵，纤维素降解率达25.47%，半纤维素降解率达18.46%。稻草秸秆经X-57粗酶液需氧发酵蛋白含量提高了79.4%，经BS粗酶液需氧发酵蛋白含量提高了58.1%。 【关键词】：绿色木霉 液体发酵 纤维素酶 秸秆降解
【学位授予单位】：甘肃农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：S816
【目录】：

• 摘要2-4
• Summary4-6
• 目录6-8
• 第一章 文献综述8-16
• 1 秸秆纤维素资源概述8-9
• 1.1 秸秆纤维素的组成与结构8
• 1.2 秸秆作为饲料资源的利用8-9
• 2 纤维素降解菌群的种类9-10
• 2.1 真菌9-10
• 2.2 细菌10
• 2.3 放线菌10
• 3 纤维素酶概述10-14
• 3.1 纤维素酶系组成、结构及酶活的测定10-12
• 3.2 纤维素酶降解纤维素的机理12
• 3.3 纤维素酶的发酵生产12-13
• 3.4 纤维素酶的应用13-14
• 4 研究内容和技术路线14-16
• 第二章 纤维素酶液态发酵目的菌株的筛选16-26
• 1 试验材料16-17
• 1.1 主要试剂配置16
• 1.2 菌种16
• 1.3 秸秆及滤纸16-17
• 1.4 培养基17
• 1.5 主要仪器与设备17
• 2 试验方法17-20
• 2.1 纤维素降解菌的初筛18
• 2.2 纤维素降解菌的复筛18
• 2.3 绿色木霉的培养18-19
• 2.4 滤纸失重率的测定19
• 2.5 纤维素酶活力的测定19-20
• 3 结果与分析20-24
• 3.1 纤维素降解菌初筛结果20-21
• 3.2 纤维素降解菌复筛结果21-24
• 4 讨论24-25
• 5 小结25-26
• 第三章 绿色木霉摇瓶产纤维素酶培养基及培养条件的优化26-39
• 1 试验材料26
• 1.1 菌种26
• 1.2 秸秆及滤纸26
• 2 试验方法26-28
• 2.1 绿色木霉的培养26-27
• 2.2 绿色木霉液体发酵产酶培养基的优化27-28
• 2.3 绿色木霉液体发酵产酶培养条件的优化28
• 3 结果与分析28-36
• 3.1 绿色木霉液体发酵产酶培养基的优化28-33
• 3.2 绿色木霉液体发酵产酶培养条件的优化33-36
• 4 讨论36-38
• 5 小结38-39
• 第四章 发酵罐扩大试验及粗酶的提取与利用39-53
• 1 试验材料39-40
• 1.1 主要试剂39
• 1.2 菌种39-40
• 1.3 秸秆及滤纸40
• 1.4 培养基40
• 1.5 主要仪器与设备40
• 2 试验方法40-43
• 2.1 绿色木霉种子的培养40
• 2.2 绿色木霉 5L 发酵罐产酶试验40-41
• 2.3 绿色木霉粗酶液的制备及处理41
• 2.4 绿色木霉粗酶的提取41-42
• 2.5 纤维素粗酶液对稻草秸秆降解效果的初步研究42
• 2.6 酶活测定方法42
• 2.7 纤维素、半纤维素、木质素含量的测定42-43
• 2.8 秸秆粗蛋白质的测定43
• 3 结果与分析43-50
• 3.1 5L 发酵罐产纤维素酶试验结果43-47
• 3.2 粗酶液的制备方法及浸提方法对绿色木霉纤维素酶活的影响47-48
• 3.3 粗酶的提取48-49
• 3.4 酶液对稻草秸秆降解效果的初步研究49-50
• 4 讨论50-52
• 5 小结52-53
• 第五章 结论53-54
• 参考文献54-59
• 致谢59-60
• 个人简介60-61
• 导师简介61-62

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