秸秆纤维素降解菌的筛选及其利用研究

【摘要】： 我国农业生产中,每年可产生7亿t左右的秸秆,这对耕地及草原面积相对不足的我国而言,无疑是一种宝贵的资源(韩佳慧等2009)。利用微生物降解玉米秸秆,可有效提高其综合利用率,同时具有经济、环保的特点,已逐渐成为近年来研究的热点(史央等2002;Masohiro N et al. 2001;Rizzatti A C S et al. 2001)。目前,测定菌株产CMC酶(羧甲基纤维素酶)、木聚糖酶等酶的活性已经被普遍应用到秸秆微生物降解研究的选种方法当中,但对接种高酶活菌株后秸秆降解效果的研究相对较少,尤其是关于酶活与降解率之间关系的定量研究更是鲜见报道;并且在秸秆实际发酵降解过程中,各影响因素交互作用的定量模型也研究的较少。因此,本研究对所选样品中的菌种进行了分离筛选、性能测定以及鉴定,同时研究了产酶能力与秸秆降解率之间的关系,接着进行了优良菌株的生物学特性研究及秸秆固体发酵工艺的优化,以期为玉米秸秆的微生物降解提供理论依据。 主要研究结果如下: 1.筛选出了降解玉米秸秆能力较强的霉菌一株,编号为F6。 通过对供试样品进行富集培养,对富集培养基中的菌种进行平板涂布分离及多次转接纯化,并对所得菌株采用微晶纤维素培养基进行初筛及滤纸降解试验进行复筛,得到有较好纤维降解能力的霉菌、放线菌、细菌各5株。经CMC酶、木聚糖酶活性测定及玉米秸秆降解率测定最终得到玉米秸秆降解能力较强的霉菌F6、放线菌A4和细菌B4,其CMC酶和木聚糖酶最大酶活分别为:14.57μmol/min·g和25.69μmol/min·g,8.62μmol/min·g和27.07μmol/min·g以及6.41μmol/min·g和20.79μmol/min·g;霉菌F6的降解率最高,达44.80 %。经鉴定属于绿色木霉(Trichoderma viride)。绿色木霉F6对玉米秸秆降解能力最强,选为后续固体发酵实验的菌种。 2.不同菌株产CMC酶最大酶活与木聚糖酶最大酶活显著相关。 本研究中复筛所得5株霉菌、5株放线菌及5株细菌各组产CMC酶活与木聚糖酶活均显著相关。说明菌株木聚糖酶活性的增加可有效促进CMC酶的活性,对促进纤维结构的降解有一定意义。 3.不同菌株产CMC酶及木聚糖酶的最大酶活对其降解玉米秸秆的能力影响较大。 本研究得出复筛所得5株霉菌、5株放线菌和5株细菌产这两种酶的最大酶活与秸秆降解率之间关系的回归方程,经方差验证相关性极显著。说明不同菌株降解秸秆的能力受其在玉米秸秆上产CMC酶及木聚糖酶最大酶活的影响较大。 4.绿色木霉F6在多种培养基上均能生长,可生长的温度及pH范围广泛,且不同培养基、温度及pH对绿色木霉F6的生长情况影响显著。 对绿色木霉F6的生物学特性进行初步研究,结果表明绿色木霉F6在察氏培养基(CA),马丁氏培养基(MA),马铃薯葡萄糖培养基(PDA),马铃薯蔗糖培养基(PSA)及水琼脂培养基(WA)这5种供试培养基上均能生长,但在CA上生长速度最快,且孢子密度最大。将绿色木霉F6适宜生长的培养基排序为: CAPDAPSAWAMA。绿色木霉F6在18±1℃~38±1℃范围内均能生长,以33±1℃生长最快,产孢量也最大。55℃加热15 min可使F6致死。绿色木霉F6喜好中性偏酸条件,在pH 4~8的范围内均可以生长,在pH为6时生长最适。方差分析结果表明,不同培养基、温度及pH对F6菌丝生长速率的影响差异均可达极显著水平。 5.通过模型优化得出绿色木霉F6降解玉米秸秆的工艺参数。 确定了绿色木霉F6降解玉米秸秆的工艺参数是:温度32.0℃,基质含水率62.2 %,接种量1.0 ml/g(基质),基质初始pH 5.8。降解温度及基质含水率的增加对秸秆降解率的影响最为明显,其中发酵温度是发酵过程中的关键控制因素。各因素的互作效应表明:发酵温度与基质含水率、接种量与初始pH的互作能产生有利的试验效果,即适当增加试验参数的量有助于提高发酵后玉米秸秆的降解率。 【关键词】：玉米秸秆 CMC酶 木聚糖酶 降解率 固体发酵
【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：X712;X172
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 第一章 文献综述12-21
• 1.1 秸秆的成分及其结构12-16
• 1.1.1 纤维素的结构及特性13-14
• 1.1.2 木质素的结构及特性14-15
• 1.1.3 半纤维素15-16
• 1.2 秸秆微生物降解的研究现状16-20
• 1.2.1 秸秆降解的基本方法16-19
• 1.2.2 秸秆降解微生物的种类及功能19-20
• 1.3 本研究的目的及意义20-21
• 第二章 纤维素降解菌的筛选21-28
• 2.1 玉米秸秆纤维素降解菌的富集、分离及纯化21-22
• 2.1.1 材料21
• 2.1.2 方法21-22
• 2.1.3 结果与分析22
• 2.2 玉米秸秆纤维素降解菌的筛选22-27
• 2.2.1 材料22
• 2.2.2 方法22-24
• 2.2.3 结果与分析24-27
• 2.3 结论与讨论27-28
• 第三章 菌种的性能测定及初步鉴定28-40
• 3.1 产酶活性的测定28-35
• 3.1.1 材料28-29
• 3.1.2 方法29-30
• 3.1.3 结果与分析30-35
• 3.2 秸秆降解率的测定35-37
• 3.2.1 材料35
• 3.2.2 方法35-36
• 3.2.3 结果与分析36-37
• 3.3 优势菌种的鉴定37-38
• 3.3.1 材料37
• 3.3.2 方法37
• 3.3.3 结果与分析37-38
• 3.4 结论与讨论38-40
• 第四章 绿色木霉 F6的生物学特性40-48
• 4.1 材料40
• 4.1.1 供试菌株40
• 4.1.2 培养基40
• 4.1.3 仪器40
• 4.2 方法40-41
• 4.2.1 F6 在不同培养基上的生长情况40
• 4.2.2 不同温度对 F6 生长的影响40-41
• 4.2.3 高温对 F6 致死性的影响41
• 4.2.4 不同 pH 值对 F6生长的影响41
• 4.2.5 数据处理41
• 4.3 结果与分析41-47
• 4.3.1 F6 在不同培养基上的生长情况41-42
• 4.3.2 不同温度对 F6 生长状况的影响42-43
• 4.3.3 高温对 F6 致死性的影响43-45
• 4.3.4 不同 pH 值对 F6生长状况的影响45-47
• 4.4 结论与讨论47-48
• 第五章 玉米秸秆固体发酵条件初探48-54
• 5.1 材料48
• 5.1.1 材料48
• 5.1.2 培养基48
• 5.1.3 仪器48
• 5.2 方法48-49
• 5.2.1 发酵温度对秸秆降解率的影响48
• 5.2.2 基质含水率对秸秆降解率的影响48-49
• 5.2.3 接种量对秸秆降解率的影响49
• 5.2.4 基质初始 pH 值对玉米秸秆降解率的影响49
• 5.2.5 数据处理49
• 5.3 结果与分析49-53
• 5.3.1 不同温度对秸秆降解率的影响49-50
• 5.3.2 基质含水率对秸秆降解率的影响50-51
• 5.3.3 不同接种量对秸秆降解率的影响51-52
• 5.3.4 不同初始 pH 对秸秆降解率的影响52-53
• 5.4 结论与讨论53-54
• 结论与展望54-55
• 1. 主要结论54
• 2. 讨论54-55
• 参考文献55-61
• 致谢61-62
• 个人简介62

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

不产甲烷菌低温降解秸秆粪便试验研究    彭喜曦;张明青;

不同诱变方法提高绿色木霉产纤维素酶的研究    林建国;王常高;王伟平;胡瑛;蔡俊;

产纤维素酶绿色木霉F-UV_(264)产酶条件优化    林英;秦萍;杜志强;张蓓蓓;

纤维素降解菌筛选分离与CMC酶提取及其活性研究    聂麦茜;刘加昌;朱玉玺;李立伟;田永胜;

利用回归模型比较秸秆利用方式    韩佳慧;杨扬;张景来;

用生物技术开发秸秆资源    赵守贤,张宏斌

栗褐链霉菌Streptomyces badius对木质纤维素的降解研究    黄红丽;曾光明;郁红艳;张碧波;吴小红;黄国和;

有关溶液pH的计算    党雄英;

高效厌氧纤维素降解细菌的分离及酶特性研究    刘占英;侯先志;刘玉承;杨帆;刘小刚;赵子夫;

生防木霉菌Tr9701的鉴定及其生物学特性    王勇;王万立;刘春艳;郝永娟;杨秀荣;

纤维素降解菌绿色木霉C-08产酶条件研究    白洪志;杨谦;宋金柱;陆书亮;

The Impacts of Agricultural Machinery Purchase Subsidies on Mechanized Crop Residue Recycling    

木塑复合材料性能研究的关键问题    钟鑫,薛平,丁筠

改善热塑性塑料/植物纤维界面相容性方法的研究    张丽;冯绍华;

山东省大白菜黑腐病病原的鉴定及其生物学特性的研究    解永梅;张成玲;赵永强;张薇;张广民;

玉米秸秆低温快速腐熟菌的筛选、鉴定及效果试验    姚良同;丁延芹;刘尧;陈一然;杜秉海;李俊;

济宁市土壤放线菌资源调查研究    司美茹;苏涛;李桂芝;

新疆地区棉花根际拮抗菌的筛选与鉴定    朱彭玲;陈强;丁延芹;姚良同;杜志兵;王晶;杜秉海;

盐碱土壤中耐盐细菌的分离与鉴定    张广志;周红姿;杨合同;赵晓燕;

添加外源纤维素酶对土壤原生纤维素酶活性的影响    李飒;聂俊华;

一株高效秸秆纤维素降解真菌的分离、鉴定及系统发育分析    李方正;唐亮;赵建文;王文娟;赵宏坤;

微生物菌剂对小麦秸秆还田效果试验    李玉春;刘瑞伟;皇传华;王磊;

玉米秸秆低温快速腐熟菌的筛选、鉴定及效果试验    姚良同;丁延芹;刘尧;陈一然;杜秉海;李俊;

产纤维素酶芽孢杆菌筛选及发酵条件的初步研究    祝小;王振华;潘康成;吴敏峰;

利用回归模型比较秸秆利用方式    韩佳慧;杨扬;张景来;

纤维素降解细菌的筛选及其产酶条件优化    张丽青;吴海龙;姜红霞;张庆乐;唐心强;

禽畜粪便高效降解菌对堆肥主要理化指标的影响    凌云;徐亚同;

低温降解纤维素的细菌的筛选及鉴定    张丹;许景钢;路伟明;李淑芹;

秸秆催腐还田技术及其应用    韩萍;朱玲玲;丛艳静;

苯酚降解菌的分离及特性    张巍,杨翔华,洪新,刘玉荣,王战勇

外源菌剂处理秸秆还田对小麦形态及生理特性的影响    刘起丽;张建新;徐瑞富;许粉娟;郭锐;

罗布麻生物脱胶研究初报    鲍明东,陈卓,刘自镕,任建平

纤维素酶高产菌株选育研究进展    陈阿娜;汤斌;

几种利用预处理分离稀有放线菌的方法    段淑蓉;

辣椒内生放线菌的分离·鉴定和拮抗作用    邢鲲,韩巨才,刘慧平,张姝

土壤放线菌分离方法研究    郑雅楠;杨宇;吕国忠;谷祖敏;

玉米秸秆发酵生产燃料乙醇的研究综述    张亮;伍小兵;翟井振;

瓜类枯萎病拮抗放线菌的筛选    杨宇;吴元华;郑亚楠;

绿色木霉纤维素酶AS3.3032液体发酵的研究    张德强,黄镇亚,张志毅

纤维素酶高产菌株的选育及产酶条件的研究    孙君社,李雪,董秀芹

微生物的木聚糖酶及其生物漂白研究进展    谢响明,何晓青

绿色木霉PCR模板的制备方法研究    陈士华;刘昌雄;吴兴泉;

一株高活力纤维素酶产生菌——绿色木霉T2产酶研究    都占魁;王超;赵金生;杨震宇;杨正宇;

纤维素酶高产菌株的诱变选育    刘春芬;贺稚非;

绿色木霉产纤维素酶的条件研究    陈莉;杨双全;徐茹;王修俊;谢欣;

绿色木霉发酵强化糖蜜酒精废液活性炭脱色效果的研究    陈桂光;曾日华;张云开;梁智群;

绿色木霉合成几丁质酶条件的研究    吴绵斌，夏黎明，岑沛霖

绿色木霉3·3744产纤维素酶固态发酵条件研究    张磊;吴兴泉;陈士华;

纤维素酶的固态发酵及酶学性质的研究    董义伟;李大平;田崇民;何晓红;高平;

pH值对绿色木霉合成纤维素酶的影响    季更生;林弦;曹阳;朱婵;

培养条件对绿色木霉发酵生产纤维素酶的影响    季更生;林弦;曹阳;朱婵;

绿色木霉对立枯丝核菌的拮抗作用及其培养方法的研究    彭丽娟;梁宗琦;刘爱英;Marce Costache;Constantin Costache;Elena Bratu;

PEG介导木霉(Trichoderma viride)的原生质体转化    刘士旺;尤玉如;毛建卫;吴元锋;魏培莲;

一株高活力纤维素酶产生菌-绿色木霉T2产酶研究    都占魁;王超;赵金生;杨震宇;杨正宇;

绿色木霉葡聚糖内切酶的最佳酶解酸度的热动力学研究    孔哲;闫咏梅;郁雪梅;高桂兰;王建涛;张洪林;

绿色木霉菌剂防治花生病害试验    徐秀娟;迟玉成;宋文武;崔风高;张建成;赵蕾;

绿色木霉对粗饲料处理的效果分析    张中良;章元明;兰云贤;田刚;余冰;陈天国;程一兵;

拮抗木霉菌的筛选与遗传改良初探    肖鹏;汪天虹;王晓东;

产纤维素酶绿色木霉F-UV264产酶条件优化    林英;秦萍;杜志强;张蓓蓓;

木霉拮抗烟草赤星病菌菌株的筛选及其生防机制    王革;周晓罡;方敦煌;李天飞;

绿色木霉对疫霉病菌的拮抗机制及温室效果    龚明波;朱昌雄;蒋细良;田云龙;

“生命-能量-时空”一个生物学研究的新领域    本报记者 张文莉

刘晓龙:黑木耳菌袋出现水珠如何处理解决    

温室食用菌杂菌和害虫防治    陈昌喜 摘

芦苇栽培双胞蘑菇技术（下）    湖南农业大学园艺园林学院 王小艳 夏志兰

栽培蘑菇防杂菌污染    曲成志

植物病虫的无公害防治    孙永泰

蘑菇栽培防治杂菌污染    

微生物生产菌种的退化、纯化和复壮    中国农业大学农业部饲料工业中心 陆文清 北京中农博特生物工程有限公司 钟佳新

杂菌污染    山东省农科院土肥所 曹德宾

平菇绿霉菌的综合防治    崇技

生防绿色木霉工程菌的构建及其诱导植物抗病性研究    刘士旺

黑龙江省大豆核盘菌生物学特性和生物防治的研究    张军政

贯叶连翘中金丝桃素的酶辅助提取与微波辅助合成研究    李兆周

抗冻肽表达载体构建与应用、绿色木霉分泌表达系统及AFP基因内含子功能的研究    徐军

绿色木霉产双功能酶的结构与功能研究    刘萍

C19甾体类药物及其中间体和异斯特维醇的生物转化和化学合成    李合平

纤维素酶产生菌的筛选及纤维素酶基因在家蚕中的表达研究    李兴华

降解纤维素菌种筛选及纤维素降解研究    白洪志

苦楝树皮有效成分提取分离及生物活性的研究    姜萍

白桦木材生物变色机理及防治研究    李小清

绿色木霉的拮抗机理、发酵条件、生物防治的研究    孙勇

绿色木霉的筛选及秸秆的二次组合发酵    何桂霞

绿色木霉的筛选与产纤维素酶发酵条件优化及部分酶学性质研究    肖舸

纤维素酶发酵工艺条件优化研究    蒲海燕

体外条件下绿色木霉的生物学及抑菌特性的研究    杨林华

酶法制备低聚木糖的研究    李国青

绿色木霉发酵制取柑桔皮膳食纤维及其理化特性研究    王庆忠

纤维素酶高产菌株的选育及酶的分离纯化研究    刘春芬

利用绿色木霉防治小麦纹枯病的研究    袁辉

绿色木霉固态发酵产纤维素酶的研究    姜绪林