降解烟叶果胶质和纤维素微生物的筛选及应用效果研究

摘要

烟草中果胶质和纤维素在卷烟燃烧过程中产生多种有害成分,利用微生物技术可减少其含量。通过透明圈法结合果胶酶活测定从醇化片烟中分离筛选到一株高产果胶酶菌株 TS63-9,通过刚果红染色法、滤纸平板法分离筛选到一株产纤维素酶活较高的菌株C9-13,并对上述2菌株进行了鉴定。菌株经发酵条件优化后,将发酵粗酶液分别添加应用于烟丝中,评价其应用效果。主要结论如下:
　　(1)通过观察菌落及菌株显微形态特征,结合ITS序列比对分析,将产果胶酶菌株TS63-9初步鉴定为疣孢青霉(Penicillium verruculosum)。TS63-9果胶酶最适反应温度为55℃,在40℃下具有较高的稳定性;最适反应 pH为4.0,在pH4.0~6.0之间有较高稳定性。TS63-9产果胶酶菌株液体发酵优化条件为:碳源烟梗粉末7.5g/L,氮源NH4(SO4)21.4g/L、尿素0.3g/L、蛋白胨1.0g/L,培养温度28℃,起始pH6.0,培养时间72h,其余不变。在此条件下,获得发酵粗酶液果胶酶活为832.49U·mL-1。
　　(2)TS63-9菌株发酵粗酶液处理烟丝,在5mL/100g、10mL/100g、15mL/100g三个添加水平下,果胶含量分别降低11.5％、40.3%、45.1%;常规化学成分除总糖、还原糖有所升高外,其余变化不大;感官品质在一定程度上得到改善,主要表现为烟气浓度增大;利用扫描电镜观察烟丝表面细胞排列特征,处理样品细胞间隙变大。
　　(3)通过观察菌落特征和菌株显微形态结构,并结合 ITS序列比对分析,将产纤维素酶C9-13菌株初步鉴定为深绿木霉(Trichoderma atroviride)。C9-13菌株产纤维素酶的液体发酵优化条件为:碳源小麦秸秆粉末20g/L,氮源NH4(SO4)21.4g/L、尿素0.3g/L、蛋白胨1.0g/L,培养温度28℃,起始pH6.0,培养时间72h,其余不变。在此条件下,获得粗酶液 CMCA大小为25.21U·mL-1、FPA大小为7.64U·mL-1。
　　(4)C9-13菌株发酵粗酶液处理烟丝,在5mL/100g、10mL/100g、15mL/100g三个添加水平下,纤维素含量分别降低6.81%、11.83%、21.50%;常规化学成分除总糖和还原糖含量升高外,其余成分变化不大;烟丝感官评吸质量得到改善,香气质更加突出,香气量增加,杂气减轻,口感有所改善。

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第一章 绪论

1.1 果胶质和纤维素对烟草品质及安全性的影响

1.2 卷烟减害技术研究

1.3 利用生物技术降解烟草中的果胶质、纤维素

1.4 研究内容及意义

第二章 烟叶中高产果胶酶菌株的筛选及应用研究

2.1 烟叶中高产果胶酶菌株的筛选

2.2 菌株鉴定

2.3 酶学性质分析

2.4 高产果胶酶菌株发酵条件优化

2.5 粗酶液在烟丝中的应用效果

2.6 结论与讨论

第三章 产纤维素酶微生物的筛选及在烟草中的初步应用

3.1 产纤维素酶菌株分离与筛选

3.2 菌株鉴定

3.3 C9-13产纤维素酶菌株发酵条件优化

3.4 粗酶液在烟丝中的应用效果

3.5 结论与讨论

全文总结

参考文献

附录

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