高产纤维素酶菌的筛选鉴定及其液体发酵条件的研究

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纤维素是地球上最丰富、来源最广泛的有机物质,是一类重要的可再生资源和能源。由于纤维素分子结构的特殊性,以及纤维素物质在自然界中存在状态的特殊性,使这类宝贵资源很难被合理利用。大量研究表明,生物降解法利用纤维素具有其它方法无法比拟的优点。要使纤维素被分解转化成小分子化合物或其它营养物质,筛选分离出能够快速降解转化纤维素的优良菌是关键。以常年堆积纤维素废弃物的场所、森林里腐烂的树木以及造纸废液死水下的污泥等作为优良菌源地,采集样品。通过纤维素刚果红培养基平板培养染色之后透明水解圈的大小和菌落直径大小的比值、滤纸纤维素培养基培养过程中滤纸崩溃速度和滤纸失重率的初筛,纤维素酶活测定的复筛,筛选分离到一株高纤维素酶活力的霉菌——ZN-205,结合菌株形态特性观察和18s rRNA基因序列分析,确定该菌株为爪哇正青霉(Eupenicillium javanicum)。研究了纤维素液体发酵时的培养条件和发酵培养基的成分对爪哇正青霉(Eupenicillium javanicumZN-205产酶的影响。在本论文实验研究条件下,实验得出:培养基最佳碳源为稻草粉,最佳氮源为KNO3,发酵体系中外加一定比例的麸皮能明显提高酶活力,而添加浓度合适的表面活性剂对产酶能力的提高没有显著作用。正交优化试验结果表明,在250mL三角瓶中装发酵液100mL,培养基起始pH为5.5,KNO3添加浓度为1.0%,稻草粉与麸皮比例为7:3,吐温添加量为0.4%,在温度为30℃,摇床转速为175r/min的条件下培养5d时菌株具有最大产酶能力,其中羧甲基纤维素(CMC)酶活为24.52IU/mL,滤纸酶活(FPA)为2.68IU/mL。对爪哇正青霉(Eupenicillium javanicunZN-205产生的胞外酶的提取方法、酶促反应条件进行了研究。结果表明:用3000r/min.15min的离心条件获得粗酶液,CMC酶活最高,其酶促反应最适温度为60℃、最适pH值为5.0;用4000r/min.10min离心条件获得粗酶液,FPA最高,其酶促反应最适温度为50℃、最适pH值为5.0。同时,对CMC酶和滤纸酶的稳定性进行了研究,CMC酶在pH 4-5之间酶的稳定性较好,在pH小于3和大于6时酶的稳定性都急剧下降;在40℃、50℃和60℃时酶热稳定性较好,而高于60℃时酶的稳定性急剧下降。滤纸酶在pH 5-6之间酶的稳定性比较好,而当pH大于7和小于4时酶活急剧下降;在40℃、50℃时热稳定性较好,而在60℃,70℃处理时酶活急剧下降,酶的稳定性较差。浓度为1.0mmol/L的Na+,K+, Fe2+,Mg2+对CMC酶活性和滤纸酶活有激活作用,而Zn2+,Cu2+,Ca2+,Mn2+对CMC酶活性和滤纸酶活性有抑制作用。
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