亚麻脱胶微生物的筛选、鉴定及其多样性研究

摘要

亚麻纤维作为一种重要的纺织原料，深受人们的喜爱。关于亚麻纤维的脱胶方法有物理脱胶法、化学脱胶法和生物脱胶法。目前应用和研究较多的是生物脱胶方法。生物法又分为微生物脱胶和酶法脱胶。目前国内外对亚麻脱胶研究较多的是微生物脱胶和酶法脱胶。本文在实验室条件下对亚麻脱胶的相关参数和几个影响因素进行了研究，通过测定脱胶酶的活性分析了对亚麻脱胶的影响，筛选出了四株高效脱胶菌并做了鉴定，对脱胶菌的产果胶酶活性影响因素进行了研究，提取了亚麻发酵液用DGGE的方法研究了不同条件下脱胶微生物的多样性。主要研究内容结果如下：
　　 ⑴在亚麻脱胶的过程中，微生物活菌数在脱胶前期迅速升高，后期下降；脱胶酶果胶酶、纤维素酶和木聚糖酶起着重要作用，果胶酶含量明显高于其他两种酶活性；含氮量和还原糖在脱胶前期都迅速增加，脱胶过程中微生物利用碳源，还原糖含量在波动中稍有下降，总氮在波动中有所上升；pH值前期迅速下降，后期趋于稳定；脱胶过程中，COD一直在升高，前期增长迅速，后期缓慢。在脱胶影响因素中，选择温度，水浴比，pH值和脱胶助剂。在温度为35℃时，水浴比在1:20左右，pH在6或8，脱胶效果较好，脱胶酶活性较高。加入尿素的脱胶助剂相对加入其他助剂和不加的果胶酶活性较高，加入硝酸铵的相对于其他的木聚糖酶活性较高。
　　 ⑵土壤基质中含有丰富的微生物，亚麻脱胶时加入不同土壤基质，筛选出50多株脱胶菌，又通过复筛的方法，从中筛选出4株脱胶效果相对较高的脱胶菌，对4株脱胶菌进行了基因序列测序和生理生化的测定，初步鉴定GJ-87-1、GJ-87-2和GJ-87-3为芽孢杆菌属，GJ-86-6为类芽孢杆菌属的一个种。对4株菌进行了亚麻脱胶的应用研究，测定了脱胶液中的相关酶活性，结果发现，加菌脱胶之后脱胶液中的果胶酶和木聚糖酶活性显著增高，纤维素酶活性较低。符合亚麻脱胶用菌的要求。测定了脱胶液中其他相关参数，还原糖，总含氮量、pH值和脱胶率等。测定结果发现，加菌之后还原糖变化不太显著，总含氮量明显增高，脱胶率提高，pH略显碱性。
　　 ⑶对4株高效脱胶菌产酶活性的影响因素温度、pH值、碳源、氮源和金属离子做了相关性的研究。在35℃左右，脱胶菌产果胶酶活性最高；在底物偏酸性的环境下，果胶酶活性相对较高；对于碳源的影响，在加入麸皮和豆粉的培养基中，果胶菌产果胶酶活性相对较高；在氮源加入硫酸铵时，果胶菌产酶活性相对较高；不同金属离子对4株脱胶菌的产酶活性影响各不相同。
　　 ⑷从亚麻发酵液提取不同时间段发酵液中的细菌总DNA，应用PCR-DGGE技术，分析了亚麻发酵液中的微生物多样性的的动态变化，结果发现亚麻发酵前期(24h左右)，发酵液中的微生物多样性较高，之后至亚麻发酵结束，细菌微生物多样性变化不大，多样性相对较稳定。对于四种不同处理的亚麻发酵，结果发现不同处理亚麻发酵液中微生物多样性有很大不同，通气的亚麻发酵液中细菌微生物多样性相对较高，加入尿素之后微生物多样性明显减少，加入细菌GJ-86-6之后微生物多样性中出现明显优势菌群。

目录

文摘

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声明

第一章 亚麻脱胶微生物研究进展

1.1 亚麻生产概况

1.2 亚麻脱胶原理及过程

1.3 亚麻天然微生物脱胶研究进展

1.4 亚麻脱胶方法研究

1.4.1 化学脱胶

1.4.2 加菌脱胶

1.4.3 酶法脱胶及研究进展

1.4.4 三种脱胶方法的比较

1.5 环境微生物多样性和研究方法

1.5.1 环境微生物多样性

1.5.2 传统微生物多样性研究方法

1.5.3 微生物的现代分子生物学研究方法

1.5.4 变性梯度凝胶电泳技术(DGGE)

1.6 本论文研究的目的和意义

第二章 亚麻脱胶动态监测及影响因素测定

2.1. 材料与方法

2.1.1 脱胶方法

2.1.2 脱胶过程中相关指标动态测定

2.1.3 亚麻脱胶影响因素

2.2 结果分析

2.2.1 亚麻脱胶过程动态测定

2.2.2 影响亚麻脱胶脱胶酶活性的因素

2.3. 结论

第三章 亚麻发酵中优势菌的筛选及鉴定

3.1. 材料与方法

3.1.1 筛选方法

3.1.2 筛选培养基

3.1.3 菌种的鉴定

3.1.4 摇瓶脱胶试验

3.2. 试验结果与讨论

3.2.1 筛选结果

3.2.2 四株脱胶菌基本特征

3.2.3 16SrDNA PCR的序列测定和分析

3.2.4 加菌脱胶

3.3 结论

第四章 果胶酶酶活性的影响因素测定

4.1. 材料与方法

4.1.1 材料

4.1.2 方法

4.2. 结果与分析

4.2.1 四株菌生长曲线

4.2.2 四株菌的产酶曲线

4.2.3 温度对果胶酶活性的影响

4.2.4 pH值对果胶酶活性的影响

4.2.5 不同碳源对果胶酶活性的影响

4.2.6 不同氮源对果胶酶活性的影响

4.2.7 不同重金属离子对四株菌果胶酶活性的影响

4.3 结论

第五章 亚麻脱胶液中的微生物多样性

5.1. 材料与方法

5.1.1 亚麻发酵

5.1.2 不同处理的亚麻发酵

5.1.3 沤麻液中DNA的提取

5.1.4 亚麻液总DNA的16S rDNA V3区扩增

5.2. 结果与讨论

5.2.1 亚麻发酵液中细菌微生物多样性的动态变化

5.2.2 不同处理亚麻发酵中细菌微生物多样性的变化

5.3 讨论

第六章 结果与讨论

6.1 结果

6.2 讨论

参考文献

附录

致谢

攻读学位期间发表的学术论文