黄粉虫（Tenebrio molitor L.）纤维素酶研究

摘要

纤维素酶是黄粉虫幼虫肠道内消化纤维素的主要酶类，研究环境因子、黄粉虫的取食间隔对体内纤维素酶的影响，进一步阐明黄粉虫体内纤维素酶的性质和对纤维素的消化机理，研究结果为诱导黄粉虫提高纤维素酶的产生，从而将更多的纤维素转化成动物蛋白质而获取更大的经济效益打下基础。 本研究阐述了黄粉虫纤维素酶的组成、探讨了纤维素酶的最适反应条件(温度、pH值和热稳定性)、酶的各组分活性随幼虫龄期和取食条件(禁食和复食)不同而变化的规律、酶的各组分在幼虫肠道中的分布情况和龄期对其活性的影响，以及几种常见的金属离子对其纤维素酶活性的效应。研究结果如下： 1. 黄粉虫幼虫肠道内存在内切-β-1，4-葡聚糖酶(Cx酶)和β-葡萄糖苷酶2种纤维素消化酶，其中β-葡萄糖苷酶的活性明显大于内切-β-1，4-葡聚糖酶(Cx酶)的活性；Cx酶和β-葡萄糖苷酶的最适宜温度分别是50℃和40℃；最适宜的pH值分别是4.8(Cx酶)和5.6(β-葡萄糖苷酶)：相对于β-葡萄糖苷酶而言Cx酶具有更大的pH适应范围、适宜温区和热稳定性。 2. 禁食处理8-12h,黄粉虫体内的纤维素酶活性呈增长的趋势，随后逐步降低。禁食一周以后，体内Cx酶和β-葡萄糖苷酶的活性仅为最大酶活力的8.30％和14.34％。研究还发现，对黄粉虫复食试验表明该物种具有极强的环境适应能力。在一旦有食物供给时，幼虫能够在24h内基本恢复到正常的酶活水平。 3. 纤维素酶在黄粉虫幼虫肠道中的分布差异显著，Cx酶和β-葡萄糖昔酶在中肠的酶活性占总酶活的87.29％和85.51％：Cx酶和β-葡萄糖苷酶在前肠、中肠、后肠的分布比例分别是：11.05：87.29：1.66和12.81：85.51：1.68，表明这两种酶均主要分布于中肠内，即中肠是消化纤维素的主要部位。不同龄期的幼虫其体内的纤维素酶活性呈现出巨大的差异。2日龄幼虫基本不具有纤维素消化酶的活性，随着龄期的延长，体内纤维素酶水平逐步提高，45日龄以后趋于相对稳定的状态。 4. 9种常见的金属离子(Na+、Mg++、Ca++、Fe++、Cu++、Zn++、Pb++、Ag+、Hg++)，在离体条件下：Fe++对纤维素酶的活性具有激活作用；在低浓度下Mg++对纤维素酶(Cx)的活性有微弱的激活作用，在高浓度下表现出了一定的抑制性。其余各种离子对纤维素酶的活性全部表现为抑制作用，其中以Hg++的抑制作用最强，即使在最低的浓度下也能表现出很强的抑制效果。

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摘要

中文文摘

第1章绪论

1.1纤维素酶的研究进展

1.1.1纤维素和纤维素酶的应用

1.1.2纤维素的结构

1.1.3纤维素酶的组成及其作用方式

1.2昆虫纤维素酶的研究进展

1.3黄粉虫研究进展

1.3.1黄粉虫概况

1.3.2生活史

1.3.3生活习性

1.3.4黄粉虫的形态学研究

1.3.5黄粉虫的生态学研究

1.4黄粉虫消化酶的相关研究

1.5本研究的工作思路

第2章黄粉虫纤维素酶性质的研究

2.1材料与方法

2.1.1主要仪器

2.1.2药品试剂

2.1.3虫源

2.1.4纤维素粗酶液的提取

2.1.5纤维素酶的活性测定

2.1.6纤维素酶性质的测定

2.2结果和分析

2.2.1幼虫肠道纤维素酶的组成

2.2.2溶液pH值对幼虫肠道β-葡萄糖苷酶和Cx酶活性的影响

2.2.3温度对幼虫肠道β-葡萄糖苷酶和Cx酶活性的影响

2.2.4纤维素酶热稳定性测试

2.3结论与讨论

第3章取食条件对黄粉虫幼虫纤维素酶活性的影响

3.1材料与方法

3.1.1主要仪器

3.1.2试剂

3.1.3虫源

3.1.4不同取食条件的设计

3.1.5纤维素粗酶液的提取

3.1.6纤维素酶的活性测定

3.2结果和分析

3.2.1不同禁食条件下幼虫体内纤维素酶的活性

3.2.2禁食1周后不同复食条件下黄粉虫纤维素酶的活性。

3.3结论与讨论

第4章黄粉虫纤维素酶的来源及不同龄期的活性研究

4.1材料与方法

4.1.1主要仪器

4.1.2试剂

4.1.3虫源

4.1.4不同肠段纤维素粗酶液的提取

4.1.5纤维素酶的活性测定

4.1.6不同龄期黄粉虫幼虫体内纤维素酶的活性

4.2结果和分析

4.2.1不同肠段纤维素酶的活性

4.2.2不同龄期黄粉虫幼虫体内纤维素酶的活性

4.3.结论和讨论

第5章9种金属离子对黄粉虫纤维素酶活性的影响

5.1材料与方法

5.1.1主要仪器

5.1.2试剂

5.1.3虫源

5.1.4纤维素粗酶液的提取

5.1.5离体条件下金属离子作为底物的配置

5.1.6纤维素酶的活性测定

5.2结果和分析

5.3结论和讨论

结论

参考文献

攻读硕士学位期间承担的科研与主要成果

致谢

个人简历