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大麻脱胶功能菌株的选育及在沤麻中的应用

作　者: 王贵宾
导　师: 葛菁萍；蔡柏岩
学　校: 黑龙江大学
专　业: 微生物学
关键词: 大麻 脱胶菌 发酵 响应面分析法 出麻率
分类号: S563.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 55次
引　用: 2次
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内容摘要


大麻是重要的纤维作物,其纤维性能优异,具有耐用、卫生和附加值高等特点,是一种环保型的纤维原料,有着巨大的应用潜力。本项研究主要是通过大麻微生物脱胶功能菌株选育,并优化其产酶条件,从而建立一套完整的加菌沤麻脱胶新工艺,为提高大麻脱胶的效率和纤维的产质量奠定基础。从延寿县亚麻纺织厂41号大麻沤麻池的沤麻液中分离、筛选两株大麻脱胶功能菌株,编号分别为HDDMM02、HDDMG05。采用形态观察、生理生化试验及16S rDNA系统发育分析手段进行鉴定,确定两株菌分别为为地衣芽孢杆菌Bacillus licheniformis（EU723824）和大肠埃希氏杆菌Escherichia coli（EU723821）。采用单因素及响应面法优化两株功能菌的培养基,并确定其最佳产酶条件,菌株HDDMM02的培养基最佳配方是摩芋粉6%、蛋白胨0.25%、NaCl 0.5%、MgSO4.7H2O 0.05%,培养条件为pH值7、接种量2%、温度37℃,最大酶活为5.89 IU/mL,比优化前提高近2倍。菌株HDDMG05的培养基配方是桔皮粉16.1%、酵母提取物0.2%、NaCl 0.5%、K2HPO4 0.5%、MgSO4.7H2O 0.01%,培养条件为接种量2%、温度37℃,最大酶活为8126U/mL,比优化前提高了16倍。通过对大麻纤维化学成分测定,确定实验室的最佳沤制条件为:把选育的菌株HDDMG05和HDDMM02培育至最大产酶时期,以1:1的比例,两株菌接种量均为0.5%,助剂尿素为0.1%,NaCl为0.1%。其沤制后大麻纤维中果胶、半纤维素和木质素的含量分别为5.32%、17.96%和2.11%,与不加菌相比三者均下降1-3个百分点。工厂加菌中试的大麻纤维的平均出麻率为13.11%,加菌前的平均出麻率为11.66%。加菌后出麻率提高1-1.5%,大麻纤维的强度提高了20-25N（牛顿）。

全文目录


中文摘要  3-4
ABSTRACT  4-12
第1章 绪论  12-35
  1.1 大麻与工业大麻  12-14
    1.1.1 大麻的栽培简史  12
    1.1.2 大麻分类  12-13
      1.1.2.1 根据产地分类  12-13
      1.1.2.2 按大麻株体的性状分类  13
      1.1.2.3 按收割时间分类  13
    1.1.3 工业大麻  13-14
  1.2 大麻纤维及其优异性能  14-18
    1.2.1 大麻纤维的理化性能  14-15
    1.2.2 大麻纤维的优异性能  15-18
      1.2.2.1 大麻纤维良好的保温性和冷暖感  15
      1.2.2.2 大麻纤维优异的吸湿、透气、耐热性能  15-16
      1.2.2.3 大麻纤维的抗菌性及抗菌机制  16-17
      1.2.2.4 大麻纤维良好的抗紫外线、抗辐射性能  17
      1.2.2.5 大麻纤维的抗静电性能  17-18
  1.3 目前国内外大麻脱胶的主要方法及特点  18-25
    1.3.1 大麻的脱胶  18-19
      1.3.1.1 化学脱胶  19
      1.3.1.2 物理脱胶  19
    1.3.2 大麻生物脱胶  19-25
      1.3.2.1 大麻生物脱胶的基本原理  20
      1.3.2.2 天然生物脱胶  20-21
      1.3.2.3 微生物脱胶  21-23
      1.3.2.4 酶法脱胶  23-25
    1.3.3 大麻生物脱胶的应用前景  25
  1.4 甘露聚糖酶和甘露聚糖酶产生菌的研究  25-29
    1.4.1 甘露聚糖  25-26
    1.4.2 甘露聚糖酶的研究  26-28
      1.4.2.1 甘露聚糖酶  26
      1.4.2.2 甘露聚糖酶的来源  26
      1.4.2.3 国内外对甘露聚糖酶及其产生菌的研究  26-28
      1.4.2.4 β-甘露聚糖酶活力测定方法  28
    1.4.3 甘露聚糖酶的应用  28-29
  1.5 果胶酶和果胶酶产生菌的研究  29-32
    1.5.1 果胶质  29-30
    1.5.2 果胶酶的研究  30-31
      1.5.2.1 果胶酶定义  30
      1.5.2.2 果胶酶分类  30-31
      1.5.2.3 国内外对果胶酶及其产生菌的研究  31
    1.5.3 果胶酶的应用  31-32
  1.6 响应面法  32-34
    1.6.1 响应面法简介  32
    1.6.2 响应面法优化发酵培养基  32-34
      1.6.2.1 Plackett- Burman 设计法  33
      1.6.2.2 最陡爬坡试验  33
      1.6.2.3 最中心组合试验设计  33-34
      1.6.2.4 验证  34
  1.7 研究的目的、意义和内容  34-35
    1.7.1 研究的目的和意义  34
    1.7.2 研究的主要内容  34-35
第2章 材料与方法  35-62
  2.1 试验材料  35-44
    2.1.1 供试材料  35
    2.1.2 试验菌种及质粒  35-36
    2.1.3 扩增引物  36
    2.1.4 培养基  36-39
    2.1.5 主要试剂及药品  39-42
      2.1.5.1 酶活力测定用试剂  39-40
      2.1.5.2 常规鉴定用试剂  40-41
      2.1.5.3 利用 16S rDNA 方法鉴定时所需试剂  41-42
    2.1.6 试剂盒  42-43
    2.1.7 试验仪器  43-44
  2.2 大麻取样  44
    2.2.1 沤麻过程中的采样时间和方法  44
    2.2.2 沤麻过程中功能菌形态特征的初步研究  44
    2.2.3 沤麻液中功能(果胶酶和甘露聚糖酶)菌株分离  44
  2.3 果胶酶和甘露聚糖酶优势产生菌的筛选  44-47
    2.3.1 刚果红染色法初筛  44-45
    2.3.2 DNS 法测定酶活力复筛  45-47
      2.3.2.1 种子液及粗酶液的制备  45
      2.3.2.2 还原糖的去除  45
      2.3.2.3 DNS 法测定甘露聚糖酶活力复筛  45-47
  2.4 果胶酶和甘露聚糖酶优势产生菌的鉴定  47-53
    2.4.1 培养特征及菌体形态特征的观察  47
    2.4.2 生理生化鉴定  47-53
      2.4.2.1 培养特征及菌体形态特征  47
      2.4.2.2 生理生化特性  47-53
  2.5 优势菌株产酶发酵条件优化  53-59
    2.5.1 优势菌株产酶发酵条件优化前期准备  53-54
      2.5.1.1 生长曲线测定  53-54
      2.5.1.2 菌株产甘露聚糖酶和果胶酶动态变化过程  54
    2.5.2 菌株HDDMG05 产果胶酶培养基条件的优化  54-57
      2.5.2.1 产酶条件优化单因素试验  54-56
      2.5.2.2 Plackett-Burman 设计[97]  56
      2.5.2.3 最陡爬坡试验设计  56
      2.5.2.4 中心组合试验设计  56-57
      2.5.2.5 响应面模型的验证  57
    2.5.3 菌株HDDMM02 产甘露聚糖酶培养基条件的优化  57-59
      2.5.3.1 产酶条件优化单因素试验  57-58
      2.5.3.2 Plackett-Burman 设计  58-59
      2.5.3.3 最陡爬坡试验设计  59
      2.5.3.4 中心组合试验设计  59
      2.5.3.5 响应面模型的验证  59
  2.6 实验室加菌沤麻试验及纤维测定  59-61
    2.6.1 实验室沤麻方法  59-60
    2.6.2 纤维测定  60-61
      2.6.2.1 试样整理  60
      2.6.2.2 果胶物质含量测定  60
      2.6.2.3 半纤维含量测定  60-61
      2.6.2.4 木质素含量测定  61
  2.7 工厂中试  61-62
第3章 结果与分析  62-98
  3.1 沤麻系统功能细菌形态特征研究  62-64
  3.2 果胶酶和甘露聚糖酶优势产生菌的筛选  64-67
    3.2.1 标准曲线绘制结果  64-65
      3.2.1.1 甘露糖标准曲线绘制结果  64
      3.2.1.2 葡萄糖标准曲线绘制结果  64-65
    3.2.2 还原糖的检测结果  65
      3.2.2.1 魔芋粉中还原糖的检测结果  65
      3.2.2.2 果胶中还原糖的检测结果  65
    3.2.3 刚果红染色法初筛  65-66
    3.2.4 DNS 法测定酶活力复筛  66-67
  3.3 果胶酶和甘露聚糖酶优势产生菌的鉴定  67-73
    3.3.1 细菌形态及菌株生理生化鉴定  67-69
    3.3.2 16S rDNA 系统发育鉴定  69-73
  3.4 优势菌株产甘露聚糖酶和果胶酶发酵条件优化的前期准备  73-75
    3.4.1 两株优势菌的生长曲线测定  73-74
    3.4.2 优势菌株产甘露聚糖酶和果胶酶动态变化过程  74-75
  3.5 菌株HDDMG05 产果胶酶培养基条件优化  75-87
    3.5.1 单因素实验  75-80
    3.5.2 Plackett-Burman 设计筛选重要因子  80-82
    3.5.3 最陡爬坡试验  82-84
    3.5.4 中心组合试验  84
    3.5.5 响应面回归分析  84-86
    3.5.6 验证试验  86-87
  3.6 菌株 HDDMM02 产β-甘露聚糖酶培养基条件优化  87-94
    3.6.1 单因素试验  87-91
    3.6.2 Plackett-Burman 设计筛选重要因子  91-94
  3.7 菌数和优化后培养基产酶活力关系  94-95
  3.8 实验室加菌沤麻试验及纤维的测定  95-96
    3.8.1 最佳接种量  95
    3.8.2 最佳助剂添加量  95-96
  3.9 工厂加菌中试  96-98
第4章 讨论  98-103
  4.1 课题背景  98
  4.2 培养基优化方法的比较  98-100
  4.3 响应面法优化甘露聚糖酶培养基  100-101
  4.4 本课题的研究如何结合产业化生产  101-102
  4.5 工作设想  102-103
第5章 结论  103-104
参考文献  104-113
致谢  113

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中图分类: > 农业科学 > 农作物 > 经济作物 > 纤维作物 > 麻类作物 > 大麻（白麻、线麻）
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