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筛选高效纤维素降解菌及利用秸秆发酵酒精初步研究

作　者: 马洁
导　师: 赵斌
学　校: 华中农业大学
专　业: 微生物学
关键词: 纤维素降解菌固体发酵高温糖化乙醇
分类号: S38
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 73次
引　用: 1次
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内容摘要

纤维素资源的开发和利用一直是国内外研究的热点,而高产纤维素酶降解菌的寻找与开发是制约其发展的关键。当今社会同时面临能源危机恶化和秸秆资源浪费的双重问题,因此筛选出高效的纤维素降解菌并利用其降解稻草,转化生产其他形式的能源,对解决资源危机和能源浪费具有十分重要的意义。本文基于获得高效的纤维素降解菌这一目的出发,从腐烂稻草堆、腐烂竹木堆、白蚁残骸、牛胃、牛栏粪、垃圾堆以及肥沃菜园土等自然环境中,经反复富集培养和分离纯化初筛得到,20株能在5 d内能将滤纸成糊状的纤维素降解菌,并通过刚果红纤维素平板识别其水解圈。将初筛得到的菌株经过以稻草为唯一碳源的培养基筛选,获得能在10 d内使稻草降解率最高的4个菌株,分别是2株细菌BC-4和BC-1以及2株真菌FD-7和FD-8,初步鉴定为BC-1是吕氏假单胞菌(Pesudomonas ruhlandil),BC-4是黄假单胞菌(Pseudomonas flava),FD-7是棒形青霉(Penicillium claviforme Bainier),FD-8是金黄青霉(Penicillium leteum Zuckel)。为了使两株真菌CMC酶活力最高对液体和固体产酶条件的研究,初步确定了:(1)液体发酵条件:发酵时间96 h、摇床转速130 r/min、发酵温度FD-7和FD-8分别为28℃和37℃。(2)固体发酵条件:稻草/豆粕比为8/2、培养基初始碳氮比为10/1、培养基初始pH值为5.0、固体曲水料比为3/1、固体曲装瓶量为20g、接种量为10%。将菌株FD-7接种于固体发酵培养基中发酵并对产物进行高温糖化,确定糖化条件:糖化开始时间为120 h、最适糖化温度为50℃、最适糖化时间为48 h。酵母利用糖化产物进行酒精发酵。依次扩大规模,最终三级规模得到从稻草到酒精的转化率为10.36%,可得到产品酒精浓度20.72 mg/mL。

全文目录

摘要  7-8
Abstract  8-10
1 引言  10-24
  1.1 秸秆的利用现状和前景  10-12
  1.2 秸秆的化学组成结构  12-13
  1.3 纤维素酶降解机理及其理化性质  13-16
    1.3.1 纤维素酶分子结构及降解机理  13-15
    1.3.2 纤维素酶理化性质  15-16
  1.4 纤维素降解菌的多样性  16-17
    1.4.1 纤维素分解性细菌  16-17
    1.4.2 纤维素分解性真菌  17
  1.5 纤维素分解菌鉴别培养基  17-18
  1.6 秸秆发酵制乙醇的工艺  18-20
  1.7 国内外研究进展  20-22
  1.8 课题研究意义及技术路线  22-24
2 实验材料与方法  24-34
  2.1 实验材料  24-27
    2.1.1 原料及菌种  24
    2.1.2 培养基  24-25
    2.1.3 其他试剂及材料  25-26
    2.1.4 主要仪器  26-27
  2.2 实验方法  27-34
    2.2.1 初筛菌株的确定  27-28
    2.2.2 复筛菌株的确定  28-31
      2.2.2.1 菌株鉴定  28-29
      2.2.2.2 还原糖浓度的测定  29
      2.2.2.3 纤维素酶活力的测定  29-30
      2.2.2.4 不同菌体组合对提高稻草利用率和CMC酶活峰值的影响  30
      2.2.2.5 细菌和酶液共同作用降解稻草的失重情况  30
      2.2.2.6 稻草被降解过程的显微图片及降解液中糖分分析  30-31
    2.2.3 单菌液体发酵最适条件的确定  31-32
    2.2.4 单菌固体发酵最适条件的确定  32
    2.2.5 利用秸秆发酵酒精初步探索  32-34
      2.2.5.1 利用秸秆发酵酒精初步探索  32
      2.2.5.2 酒精含量的测定(重铬酸钾法)  32-34
3 结果与分析  34-54
  3.1 初筛菌株的确定  34-36
    3.1.1 菌株分离及纯化  34-35
    3.1.2 刚果红平板筛选  35-36
  3.2 复筛菌株的确定  36-43
    3.2.1 葡萄糖标准曲线的绘制  36
    3.2.2 初筛菌株稻草失重率的测定  36-37
    3.2.3 初筛菌株酶活的测定  37-38
    3.2.4 菌株鉴定  38-39
    3.2.5 不同菌体组合对提高稻草利用率和CMC酶活峰值的影响  39-40
    3.2.6 细菌和酶液共同作用降解稻草的失重情况  40
    3.2.7 稻草被降解过程的显微图片及降解液中糖分分析  40-43
      3.2.7.1 稻草被降解的光镜显微照片  40-43
      3.2.7.2 稻草降解液的糖分分析——薄层层析  43
  3.3 液体发酵条件的确定  43-46
    3.3.1 发酵时间对CMC酶活的影响  43-44
    3.3.2 摇床转速对CMC酶活的影响  44-45
    3.3.3 发酵温度对CMC酶活的影响  45-46
  3.4 固体发酵条件的确定  46-50
    3.4.1 稻草/豆粕比对CMC酶活的影响  46
    3.4.2 培养基初始C/N对CMC酶活的影响  46-47
    3.4.3 培养基初始pH值对CMC酶活的影响  47-48
    3.4.4 固体曲水料比对CMC酶活的影响  48
    3.4.5 固体曲装瓶量对CMC酶活的影响  48-49
    3.4.6 接种量对CMC酶活的影响  49-50
  3.5 利用秸秆发酵酒精的初步探索  50-54
    3.5.1 酒精标准曲线的绘制  50-51
    3.5.2 初级规模固体发酵生产酒精  51-53
      3.5.2.1 酶活达到峰值时间  51
      3.5.2.2 最适糖化温度  51-52
      3.5.2.3 最适糖化时间  52-53
    3.5.3 次级规模固体发酵生产酒精  53
    3.5.4 三级规模固体发酵生产酒精  53-54
4 讨论  54-57
  4.1 初筛菌株的确定  54
  4.2 复筛菌株的确定  54-55
  4.3 液体发酵条件的确定  55
  4.4 固体发酵条件的确定  55-56
  4.5 利用秸秆发酵酒精的初步探索  56-57
5 参考文献  57-62
6 致谢  62

筛选高效纤维素降解菌及利用秸秆发酵酒精初步研究

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