玉米秸稈木質(zhì)素降解菌的篩選鑒定及發(fā)酵條件研究

【摘要】：隨著經(jīng)濟的發(fā)展，我國能源的需求量也越來越大。由于煤炭、石油等不可再生資源日益短缺，人們逐漸把研究開發(fā)的熱點轉(zhuǎn)移到利用非糧飼料生產(chǎn)纖維乙醇的可再生能源方面。玉米秸稈是一種豐富可再生的資源，而利用玉米秸稈生產(chǎn)乙醇也必然成為發(fā)展趨勢。目前，秸稈生產(chǎn)乙醇工藝雖然逐步成熟，但是還存在許多問題，主要表現(xiàn)在預(yù)處理效率低、纖維素酶活性低、糖化效率低等方面。因此，本文針對玉米秸稈預(yù)處理效率低等問題展開研究，旨在篩選出能夠高效降解玉米秸稈木質(zhì)素的菌株，并對其發(fā)酵產(chǎn)酶條件進行優(yōu)化，提高其對木質(zhì)素的降解效率高效降解木質(zhì)素，使秸稈中的纖維素和半纖維素成分最大量的釋放出來，從而提高纖維素糖化效率，為工業(yè)化生產(chǎn)提供優(yōu)良菌株資源。 本研究從多年玉米秸稈還田的土壤中分離到262株單克隆，利用PDA-愈創(chuàng)木酚平板顯色和PDA-苯胺藍平板褪色的方法，初步篩選到漆酶和過氧化物酶活力較高的5株菌，然后，5株菌進一步酶活測定結(jié)果表明：菌株LYADJ-1的產(chǎn)酶能力最強，且同時產(chǎn)生3種木質(zhì)素酶。根據(jù)菌落形態(tài)及真菌ITS區(qū)基因片段測序分析的結(jié)果，菌株LYADJ-1歸屬于黃孢原毛平革菌（Phanerochaetechrysosporium），并將其命名為Phanerochaete chrysosporium LYADJ-1。隨后，本研究對這株菌進行紫外誘變，最終篩選到一株酶活高的突變株LYADJ-1-09，此誘變菌株的發(fā)酵結(jié)果表明：液態(tài)發(fā)酵的第9天，酶活力最高，為4600U/L，與野生菌株相比，其酶的活力提高了1.5倍。 其次，本研究利用單因素試驗和正交試驗對誘變菌株LYADJ-1-09液態(tài)培養(yǎng)產(chǎn)酶條件進行了優(yōu)化，得到最優(yōu)的發(fā)酵條件為葡萄糖10g/L，酒石酸銨0.9g/L，吐溫-800.1g/L，發(fā)酵溫度35°C，底物pH值4.5，培養(yǎng)時間6天。在此發(fā)酵條件下，Lip活力最高，為6229U/L，與未優(yōu)化相比，其酶的活力提高了1.35倍。正交試驗結(jié)果進一步表明：在整個發(fā)酵的過程中，葡萄糖含量是影響木質(zhì)素過氧化物酶酶活最重要的因素，其次是培養(yǎng)溫度和初始pH值，而其它因素對酶活的影響較小。 最后，本研究利用優(yōu)化培養(yǎng)條件下獲得的粗酶液進行玉米秸稈木質(zhì)素降解實驗。單因素分析和正交試驗的結(jié)果表明:最優(yōu)的降解條件為酶液添加量50mL，酶解溫度45°C，底物pH值4.3，降解時間60h，在優(yōu)化的條件下，木質(zhì)素的降解率可達29.76%。另外，正交實驗結(jié)果進一步表明：在酶液對木質(zhì)素的降解過程中，酶液添加量是影響木質(zhì)素降解率的最重要因素，其次是初始pH值和降解溫度。實驗數(shù)據(jù)為進一步工業(yè)化研究提供依據(jù)。 【關(guān)鍵詞】：玉米秸稈 木質(zhì)素降解菌 篩選鑒定 誘變 發(fā)酵
【學位授予單位】：齊魯工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2013
【分類號】：X172
【目錄】：

• 摘要9-11
• ABSTRACT11-13
• 第1章 緒論13-25
• 1.1 玉米秸稈生產(chǎn)纖維乙醇概述13-14
• 1.1.1 玉米秸稈資源的利用13-14
• 1.1.2 玉米秸稈生產(chǎn)纖維乙醇的可行性14
• 1.1.3 玉米秸稈生產(chǎn)纖維乙醇存在的問題14
• 1.2 木質(zhì)纖維素預(yù)處理研究14-16
• 1.2.1 物理預(yù)處理15
• 1.2.2 化學預(yù)處理15
• 1.2.3 理化預(yù)處理15
• 1.2.4 生物預(yù)處理15-16
• 1.3 木質(zhì)素降解菌16-17
• 1.3.1 木質(zhì)素降解細菌16-17
• 1.3.2 木質(zhì)素降解真菌17
• 1.4 木質(zhì)素降解酶17-19
• 1.4.1 木質(zhì)素過氧化物酶（Lip）18
• 1.4.2 錳依賴過氧化物酶（MnP）18-19
• 1.4.3 漆酶的催化作用19
• 1.5 菌種誘變19-21
• 1.5.1 誘變育種的特點19-20
• 1.5.2 紫外誘變20-21
• 1.6 木質(zhì)素降解菌產(chǎn)酶條件研究21-23
• 1.6.1 碳源和氮源21-22
• 1.6.2 誘導物和表面活性劑22
• 1.6.3 微量元素22-23
• 1.6.4 其它因素23
• 1.7 研究的目的和意義23-24
• 1.8 研究的主要內(nèi)容24-25
• 第2章 玉米秸稈木質(zhì)素降解菌的篩選鑒定25-41
• 2.1 引言25-26
• 2.2 材料與方法26-29
• 2.2.1 常規(guī)試劑藥品26-27
• 2.2.2 配置試劑27-28
• 2.2.3 主要儀器與設(shè)備28
• 2.2.4 實驗材料28
• 2.2.5 培養(yǎng)基28-29
• 2.3 實驗方法29-33
• 2.3.1 土壤樣本的選擇29
• 2.3.2 菌株的平板分離29
• 2.3.3 菌株的初篩29-30
• 2.3.4 菌株的復篩30-32
• 2.3.5 菌落的形態(tài)觀察32
• 2.3.6 菌株的分子生物學鑒定32-33
• 2.4 結(jié)果與分析33-40
• 2.4.1 玉米秸稈木質(zhì)素降解菌的初篩選33-36
• 2.4.2 玉米秸稈木質(zhì)素降解菌的初復篩36-37
• 2.4.3 菌種鑒定37-40
• 2.5 本章小結(jié)40-41
• 第3章 菌株 LYADJ-1 產(chǎn)木質(zhì)素降解酶的誘變選育41-49
• 3.1 引言41
• 3.2 材料41-42
• 3.2.1 出發(fā)菌種41
• 3.2.2 常規(guī)試劑藥品41
• 3.2.3 配置試劑41
• 3.2.4 儀器與設(shè)備41
• 3.2.5 培養(yǎng)基41-42
• 3.3 實驗方法42-43
• 3.3.1 菌株活化42
• 3.3.2 孢子懸液制備42
• 3.3.3 紫外誘變處理42
• 3.3.4 稀釋涂平板42
• 3.3.5 誘變致死率的計算42-43
• 3.3.6 有益突變株的篩選43
• 3.3.7 誘變前后菌株產(chǎn)酶能力的比較43
• 3.3.8 突變菌株的遺傳穩(wěn)定性實驗43
• 3.4 實驗結(jié)果43-47
• 3.4.1 最佳誘變時間的確定43-44
• 3.4.2 產(chǎn)酶突變株的篩選44-45
• 3.4.3 誘變前后菌株產(chǎn)酶能力的比較45-46
• 3.4.4 突變株的遺傳穩(wěn)定性實驗46-47
• 3.5 本章小結(jié)47-49
• 第4章 菌株 LYADJ-1-09 產(chǎn)木質(zhì)素降解酶的條件優(yōu)化49-61
• 4.1 引言49
• 4.2 實驗材料49-50
• 4.2.1 菌種49
• 4.2.2 常規(guī)試劑和藥品49
• 4.2.3 儀器與設(shè)備49
• 4.2.4 培養(yǎng)基49-50
• 4.3 實驗方法50-52
• 4.3.1 菌懸液制備50
• 4.3.2 菌株 LYADJ-1-09 生長曲線的測定50
• 4.3.3 Lip 酶活力測定50
• 4.3.4 產(chǎn)酶條件的優(yōu)化50-52
• 4.4 實驗結(jié)果52-59
• 4.4.1 菌體生長曲線的測定52
• 4.4.2 單因素實驗52-57
• 4.4.3 正交試驗57-59
• 4.5 本章小結(jié)59-61
• 第5章 木質(zhì)素降解酶系對玉米秸稈木質(zhì)素降解效果的研究61-73
• 5.1 引言61-62
• 5.2 材料與方法62-63
• 5.2.1 主要試劑藥品62
• 5.2.2 配置試劑62
• 5.2.3 主要儀器與設(shè)備62-63
• 5.2.4 實驗材料63
• 5.2.5 培養(yǎng)基63
• 5.3 試驗方法63-66
• 5.3.1 玉米秸稈木質(zhì)素降解率的測定63-65
• 5.3.2 酶解條件的優(yōu)化65-66
• 5.4 結(jié)果與分析66-71
• 5.4.1 單因素試驗66-69
• 5.4.2 正交試驗69-71
• 5.5 本章小結(jié)71-73
• 第6章 結(jié)論與展望73-75
• 6.1 主要結(jié)論73
• 6.2 展望73-75
• 參考文獻75-81
• 致謝81-83
• 在學期間主要科研成果83-84
• 一、發(fā)表學術(shù)論文83
• 二、其它科研成果83-84

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白腐菌生物處理草漿堿法蒸煮黑液研究    王宏勛

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城市生活垃圾堆肥過程管理中的綜合處理與實時監(jiān)測關(guān)鍵技術(shù)研究    劉劍瀟

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玉米秸稈木質(zhì)素降解菌的篩選鑒定及發(fā)酵條件研究    杜娟

木質(zhì)素降解真菌的篩選鑒定及相關(guān)酶活性研究    王茂成

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高溫木質(zhì)素降解菌Geobacillus caldoxylosilyticus J16的篩選及其產(chǎn)酶發(fā)酵性質(zhì)研究    晉果果

木質(zhì)素溶劑熱降解研究    陳嘯

竹材木質(zhì)素降解菌營養(yǎng)調(diào)控及產(chǎn)酶影響因子研究    董曉娜

堆肥中木質(zhì)降解素復合菌的篩選及其生理特性研究    蔣榮清

化學氧化法裂解木質(zhì)素    趙磊

木質(zhì)素降解動力學及其反應(yīng)機理的研究    龔岳

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