高效木聚糖降解菌的筛选鉴定及产酶条件优化

摘要

农村生物质作为当今自然界储量最为丰富的一种可再生资源,一直以来都没有被合理利用，更没有被大规模资源化与能源化。组成生物质的主要化学物质为纤维素、半纤维素及木质素这三大类有机物。本文主要针对农作物秸秆及果蔬废弃物进行生物降解研究，利用微生物降解其主要结构中的半纤维素，从而达到安全无污染并且实现生物质的资源化与能源化。　　本研究采用平板培养初筛与摇瓶发酵培养基相结合的方法，从自然界的土壤中筛选出对木聚糖降解效果最高的两株菌，经过形态学及分子生物学鉴定为真菌，分别为曲霉属和青霉属；对筛选得到的两株菌从不同碳源、氮源、培养基初始pH值、培养温度以及发酵时间五个因素进行液态产酶条件优化，从而得到最适合产酶条件，在最适培养条件下利用筛选得到的菌株对经过预处理的玉米芯粉进行降解，以验证筛选所得菌株对半纤维素的降解效果；最后对菌株产生的木聚糖降解酶的酶学性质进行了初步研究。取得的结论如下：　　1、利用木聚糖为唯一碳源从土壤中筛选出两株对木聚糖有降解效果的菌株，分别命名为2a1和1d1；　　2、根据形态学初步鉴定及分子生物学鉴定，两株菌均为真菌，2a1为曲霉属，1d1为青霉属；　　3、单因素优化实验最佳的产酶条件：2a1为：碳源为玉米芯：麦秆粉4:1,氮源为蛋白胨，最适发酵pH值为5.0，产酶最佳时间在120h，发酵温度30℃；1d1为：碳源为玉米芯：木糖5:2，氮源为酵母粉，最适发酵pH值6.0，产酶最佳时间在108h，发酵温度30℃；　　4、正交实验优化结果为：菌株2a1：产酶培养基中复合碳源玉米芯+麦秆粉（4:1）添加量为6g/L，起始pH值为4.5，30℃150r/min恒温振荡箱发酵120h；菌株1d1：产酶培养基中复合碳源玉米芯+木糖（5:2）添加量为5g/L，起始pH值为6.0，30℃150r/min恒温振荡箱发酵103h；　　5、酶学性质的初步研究为：菌株2a1在pH3.0～6.0范围内产生的木聚糖酶具有较高的稳定性，耐受pH范围较宽；菌株1d1在pH4.0～6.0范围内产生的木聚糖酶具有较高的稳定性，耐受pH范围较窄；50℃均为最适酶解反应温度；菌株2a1在20℃～60℃之间，木聚糖酶都保持较高且较稳定的酶活力，菌株1d1在20℃～50℃之间，其木聚糖酶都保持较高且较稳定的酶活力；　　6、玉米芯降解结果：利用筛选得到的两株菌降解经过预处理的玉米芯，降解结果显示这两株菌均对含有木聚糖的玉米芯有一定的降解效果，失重率分别为43.45％，48.79%。

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第1章 绪 论

1.1我国的生物质能资源

1.2生物质的结构组成

1.3半纤维素的结构及性质

1.4木聚糖的结构及性质

1.5课题的来源及研究内容

1.6技术路线

第2章 木聚糖降解菌的筛选及鉴定

2.1实验仪器、药品及材料

2.2实验具体方法

2.3筛选结果及鉴定

第3章 产酶条件的优化

3.1 不同单因素对发酵产酶的影响

3.2发酵条件的正交优化

3.3结果与分析

第4章 木聚糖降解菌的酶学性质及降解测试

4.1木聚糖降解菌的酶学性质研究

4.2玉米芯降解测试

4.3结果与分析

结论与展望

结论：

展望：

参考文献

致谢

附录