剑麻生物脱胶辅助制浆菌株的筛选鉴定及其脱胶研究

摘要

剑麻是一种多年生叶纤维作物,其纤维具有洁白、质地坚韧、富于弹性及耐磨等特性,纤维长宽比大,成纸时单位面积中纤维之间相互交织的次数多,纤维分布细密,成纸强度高,是优良的造纸原料,特别是它产量高、生长快、采伐龄短等特点,为木材造纸原料所不及。传统的制浆造纸工艺多利用强酸、强碱化学法或机械法,具有用水量大、能耗高、周期长、环境污染严重等缺点。 本研究以克服传统的制浆造纸工艺和脱胶工艺缺点为目的,展开剑麻的微生物脱胶研究,主要研究结果如下： (1)以剑麻生长的土壤与沤麻废水为筛选来源,以对剑麻是否具有脱胶效果作为筛选指标,筛选出脱胶菌株B2。对菌株B2进行形态、生理生化和16s rDNA系列分析,分类鉴定其为枯草芽孢杆菌,并命名为Bacillus subtilis B2。 (2)利用该菌株对剑麻进行脱胶实验,结果表明,菌株B2对剑麻具有较好的脱胶效果,三天可以完成脱胶,剑麻的失重率为36％。利用扫描电子显微镜观察其脱胶结果,发现包裹着剑麻纤维的胶质基本被去除,纤维基本分离。分析B2对剑麻的脱胶过程,测定总还原糖和多糖类酶活的变化,发现在脱胶过程中总还原糖含量逐渐下降的,之后保持一稳定值；同时B2分泌出较高的果胶酶、木聚糖酶及少量的纤维素酶。最后对Bacillus subtilis B2产的果胶酶和木聚糖酶进行了初步的酶学性质分析,得出木聚糖酶的酶学性质是：最适温度为55℃,最适pH是6.0,在40℃以下具有较好的热稳定性,在pH 3.0～pH 11.0时有很好的稳定性,酸碱对其酶活的影响不大；果胶酶的酶学性质是：最适温度为60℃,最适pH是8.5,在60℃以下具有较好的热稳定性,在pH 3.0～pH 11.0时有很好的稳定性,酸碱对其酶活的影响不大。 (3)文献报道,脱胶过程中果胶酶和木聚糖酶是脱胶关键酶,对两种酶进行了产酶条件优化,希望优化后可提高剑麻的脱胶效率。得出在摇瓶条件下,Bacillus subtilis B2的最佳产酶条件为：麸皮2％,牛肉膏3％,pH6.0,培养温度30℃,接种量5％,转速200rpm,所产的果胶酶活为236.35 U/mL,木聚糖酶活为681.48 U/mL,把经过优化后的培养条件再次进行脱胶研究,发现剑麻在优化后的脱胶培养基中经过一天后脱胶即可完成,脱胶效率明显提高。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1剑麻概述

1.2造纸工业中生物制浆研究概况

1.2.1生物制浆

1.2.2麻类生物制浆及其酶系

1.3剑麻制浆

1.3.1剑麻制浆现状

1.3.2剑麻利用前景

1.4本课题研究的意义和内容

1.4.1研究意义

1.4.2研究内容

第二章剑麻生物脱胶辅助制浆菌株的筛选及分类鉴定

2.1材料与方法

2.1.1供试材料来源

2.1.2培养基

2.1.3主要试剂

2.1.4主要仪器

2.2实验方法

2.2.1菌株富集

2.2.2菌株的分离

2.2.3菌株筛选

2.2.4菌株分类鉴定(本部分为广东省微生物研究所协助完成)

2.3结果与讨论

2.3.1菌株富集

2.3.2菌株的分离

2.3.3菌株的筛选

2.3.4菌株的分类鉴定

2.4本章小结

第三章Bacillus subtilis B2脱胶过程及机理研究

3.1材料与方法

3.1.1供试菌种

3.1.2培养基

3.1.3主要试剂

3.1.4主要仪器

3.2实验方法

3.2.1脱胶过程中剑麻的失重变化

3.2.2脱胶过程中剑麻的微观结构的变化

3.2.3 DNS法测定发酵液中总还原糖

3.2.4脱胶液中各种多糖类酶的分析

3.3结果与讨论

3.3.1脱胶过程中剑麻的失重变化

3.3.2脱胶过程中剑麻的微观结构的变化

3.3.3脱胶液中总还原糖类物质的成分分析

3.3.4脱胶液中各种多糖类酶的分析

3.4本章小结

第四章Bacillus subtilis B2对剑麻脱胶的条件优化

4.1材料与方法

4.1.1供试菌种

4.1.2主要试剂

4.1.3主要仪器

4.2实验方法

4.2.1酶活测定方法

4.2.2碳源对产酶的影响

4.2.3氮源对产酶的影响

4.2.4pH对产酶的影响

4.2.5温度对产酶的影响

4.2.6接种量对产酶的影响

4.2.7 Tween-80对产酶的影响

4.2.8 Bacillus subtilis B2的产酶曲线

4.2.9优化培养条件后的脱胶实验

4.3结果与讨论

4.3.1碳源对产酶的影响

4.3.2氮源对产酶的影响

4.3.3 pH对产酶的影响

4.3.4温度对产酶的影响

4.3.5接种量对产酶的影响

4.3.6 Tween-80对产酶的影响

4.3.7 Bacillus subtilis B2的产酶曲线

4.3.8优化培养条件后的脱胶实验

4.4本章小结

结论与展望

1.结论

2.创新之处

3.展望

参考文献

攻读硕士学位期间取得的研究成果

致谢