酒糟纤维素降解菌的筛选、发酵条件优化及应用

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酒糟是工业生产中重要的可再生资源,若处理不当,不仅会污染环境,也是一种资源浪费。如能将酒糟加工成饲料,既能缓解饲料资源短缺问题又能改善生态环境。纤维素含量高且难降解是制约酒糟饲料利用的主要因素。本文主要在纤维素降解菌的筛选、液体发酵、固体发酵条件优化、酶学性质及酒糟降解率等方面做了研究,以期达到高效降解酒糟的目的,为我国酒糟饲料资源化提供理论参考。以腐质土、酒糟、大曲、菌糠等为菌源,在30℃、37℃、50℃三个温度下筛选纤维素降解菌,从中共分离纯化出160株菌株。经过刚果红初筛和酶活测定复筛,得到了4株纤维素酶活较高的菌株。通过菌株形态观察、生理生化和分子生物学鉴定,确定菌株M3005为棘孢木霉(Trichoderma asperellum),菌株M5011为嗜热子囊菌(Thermoascus aurantiacus),菌株M3709为黑曲霉(Aspergillus niger),菌株X3738为解淀粉芽孢杆菌(Bacillus amyloliquefaciens)。通过单因素和正交试验液体发酵产酶条件优化后,菌株M3005、M5011、M3709、X3738的CMC酶活分别为7.93 U/m L、10.78 U/m L、11.26 U/m L5.01 U/m L,分别提高了9.50%、20.45%、64.38%、5.25%;滤纸酶活分别为3.01 U/m L、1.19 U/m L、2.35 U/m L、1.36 U/m L,分别提高了5.60%、16.67%、78.03%、18.26%。通过单因素和正交试验固体发酵产酶条件优化后,菌株M3005、M5011、M3709、X3738的CMC酶活分别为128.20 U/m L、165.21 U/m L、133.59 U/m L、74.51 U/m L,CMC酶活分别提高了70.41%、125.67%、67.34%、13.36%;滤纸酶活分别为63.55 U/m L、58.13U/m L、49.26 U/m L、13.72 U/m L,滤纸酶活分别提高了110.85%、47.46%、86.38%、25.99%。对菌株的酶学性质进行了研究。菌株M3005、M5011、M3709、X3738的粗酶液最适反应温度分别为55℃、65℃、60℃、45℃,最适反应p H分别为6、5、5、6。从反应温度和p H来看,菌株M3005、M5011、M3709、X3738在较高温和弱酸的环境下有利于酶促反应。通过拮抗作用和酶活测定,筛选出一组酶活较高的复合菌群M5011+M3709。对复合菌群进行固体发酵条件优化后CMC酶活为146.70 U/m L,提高了5.71%,滤纸酶活为56.09 U/m L,提高了40.23%。探究菌株M3005、M5011、M3709、X3738和复合菌群M5011+M3709对酒糟的降解效果:酒糟降解率分别为24.67%、36.94%、29.91%、13.60%、38.35%。菌株M5011和复合菌群M5011+M3709酒糟降解效果没有显著性差异(P>0.05),综合考虑经济成本,选取单菌株M5011作为最优菌株。
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