高效角質(zhì)蛋白厭氧降解菌及其對產(chǎn)甲烷發(fā)酵影響的研究

【摘要】：針對角蛋白難降解的國際熱點(diǎn)問題,采用厭氧生物技術(shù),在高溫條件下反復(fù)馴化,首次在實(shí)驗(yàn)室獲得高效角蛋白厭氧降解復(fù)合菌系,應(yīng)用DGGE技術(shù)和T/A克隆文庫技術(shù),分析微生物的群落結(jié)構(gòu)。從該菌系中通過厭氧過膜法分到一株具有高效厭氧降解角蛋白的新菌,該菌是其所在屬首次報(bào)道具有角蛋白降解能力的菌株,為探討角蛋白厭氧降解機(jī)制提供新鮮微生物資源,為角蛋白降解菌(或角蛋白酶)在飼料,氨基酸肥料,皮革脫毛,醫(yī)藥等行業(yè)的綜合利用打下理論和技術(shù)基礎(chǔ),使廢棄的角蛋白變廢為寶,對我國經(jīng)濟(jì)的綠色可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。 試驗(yàn)所取得的結(jié)果如下:(1)采用厭氧操作技術(shù),馴化了3個(gè)來自不同生境的高效角蛋白厭氧降解復(fù)合菌系。其中復(fù)合菌系M-18在55℃厭氧培養(yǎng)15-16h能將未預(yù)處理的羽毛完全降解,并對牛毛,豬毛,人發(fā)以及指甲也能較快降解。首次重點(diǎn)研究了復(fù)合菌系M-18在最適發(fā)酵條件下中間代謝產(chǎn)物如硫元素,蛋白質(zhì)和氨基酸,以及有機(jī)酸和氨態(tài)氮含量的變化規(guī)律等,并應(yīng)用DGGE技術(shù)解析了該復(fù)合菌系微生物組成,測序結(jié)果表明該復(fù)合菌系中微生物屬于Clostridiales目中的Clostridiaceae和Incertae Sedis XI兩科。(2)獲得一株高效角蛋白厭氧降解菌18D-TA,測序結(jié)果與模式菌株Tepidimicrobium ferriphilum有最大相似度為94.5%。菌株18D-TA能在55℃,厭氧培養(yǎng)20h后將未預(yù)處理的羽毛完全降解,是Tepidimicrobium屬中首次報(bào)道能降解角蛋白的菌株。因其生理生化和系統(tǒng)發(fā)育與模式菌株Tepidimicrobium ferriphilum有較大差別,菌株18D-TA可能為一個(gè)新種,還需DNA-DNA雜交等進(jìn)一步鑒定。(3)角蛋白厭氧降解菌對不同基質(zhì)發(fā)酵產(chǎn)沼氣的試驗(yàn),35℃下,角蛋白厭氧降解菌能大大提高豬糞中蛋白質(zhì)的降解速率及生物轉(zhuǎn)化率,對豬糞厭氧發(fā)酵產(chǎn)甲烷有很好的促進(jìn)作用,但對雞毛發(fā)酵還有副作用;55℃下,角蛋白降解菌能在較短時(shí)間內(nèi)降解羽毛,提高羽毛的利用率和生物轉(zhuǎn)化率,促進(jìn)作用很顯著,但是對豬糞發(fā)酵的作用較弱。角蛋白厭氧降解菌在不同溫度下對不同基質(zhì)有不同的作用效果,這一現(xiàn)象很有趣,需深入研究溫度和基質(zhì)對角蛋白降解菌的影響,以探索角蛋白厭氧降解的奧秘,為角蛋白厭氧降解菌的應(yīng)用打好理論基礎(chǔ)。 【關(guān)鍵詞】：厭氧角蛋白降解菌 復(fù)合菌 沼氣發(fā)酵 DGGE
【學(xué)位授予單位】：中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號】：X703
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-12
• 第一章 引言12-18
• 1.1 研究背景12
• 1.2 國內(nèi)外研究進(jìn)展12-17
• 1.2.1 角蛋白降解菌研究進(jìn)展12-14
• 1.2.2 角蛋白生物降解機(jī)制研究14
• 1.2.3 角蛋白酶的理化性質(zhì)研究14-15
• 1.2.4 角蛋白酶分子生物學(xué)研究進(jìn)展15-16
• 1.2.5 角蛋白降解菌（角蛋白酶）應(yīng)用前景16-17
• 1.3 研究目的和意義17-18
• 第二章 高效厭氧降解羽毛角蛋白復(fù)合菌系及代謝產(chǎn)物研究18-33
• 2.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康募凹夹g(shù)路線18
• 2.1.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/span>18
• 2.1.2 技術(shù)路線18
• 2.2 試驗(yàn)材料和方法18-23
• 2.2.1 試驗(yàn)材料18-19
• 2.2.2 試驗(yàn)方法19-23
• 2.3 試驗(yàn)結(jié)果23-30
• 2.3.1 馴化三個(gè)高效的羽毛厭氧降解復(fù)合菌系M1-18，JD 和jf23-24
• 2.3.2 復(fù)合菌系M1-18 生理生化研究24-25
• 2.3.3 不同發(fā)酵時(shí)間降解羽毛的代謝產(chǎn)物研究25-29
• 2.3.4 復(fù)合菌系微生物群落結(jié)構(gòu)29-30
• 2.4 討論30-33
• 第三章 一株高效羽毛角蛋白厭氧降解菌的分離、鑒定和代謝特征分析33-44
• 3.1 樣品來源33
• 3.2 分離純化33
• 3.3 鑒定及特征分析33-35
• 3.3.1 革蘭氏鑒定33
• 3.3.2 芽孢鑒定33
• 3.3.3 形態(tài)學(xué)研究33-34
• 3.3.4 生理生化鑒定34
• 3.3.5 電子受體試驗(yàn)34-35
• 3.3.6 吲哚產(chǎn)物鑒定35
• 3.3.7 16S rRNA 序列的擴(kuò)增、測序及系統(tǒng)發(fā)育學(xué)分析35
• 3.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果35-42
• 3.4.1 菌株18D-TA 的生理生化特征和系統(tǒng)發(fā)育學(xué)分析36-42
• 3.5 結(jié)論與討論42-44
• 3.5.1 菌株18D-TA 的描述42-43
• 3.5.2 討論43-44
• 第四章 角蛋白厭氧降解菌在沼氣發(fā)酵中的作用研究44-52
• 4.1 角蛋白厭氧降解菌對不同發(fā)酵基質(zhì)的產(chǎn)甲烷影響44-50
• 4.1.1 試驗(yàn)材料44
• 4.1.2 試驗(yàn)方法44
• 4.1.3 試驗(yàn)結(jié)果44-50
• 4.2 結(jié)論與討論50-52
• 第五章 全文總結(jié)及工作不足與展望52-55
• 5.1 全文總結(jié)52-53
• 5.1.1 高效角蛋白厭氧降解復(fù)合菌系的馴化52
• 5.1.2 高效角蛋白降解菌株的分離鑒定52-53
• 5.1.3 高效角蛋白降解菌在產(chǎn)甲烷代謝中的作用初步探討53
• 5.2 存在的不足53-54
• 5.3 展望54-55
• 參考文獻(xiàn)55-61
• 附錄61-62
• 致謝62-64
• 作者簡歷64

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