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竹材木质素降解菌营养调控及产酶影响因子研究

作　者: 董晓娜
导　师: 周德明
学　校: 中南林业科技大学
专　业: 微生物
关键词: 木质素降解锰过氧化物酶木质素过氧化物酶漆酶营养调控影响因子红外光谱分析
分类号: TQ925
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

竹纤维是一种前景广阔的新型绿色环保纤维,其具有其它纤维无法比拟的优点,如抗菌性、耐磨性、吸湿性、透气性。我国竹资源丰富,如果能在纺织领域开发利用竹材资源,将产生巨大的经济和社会效益。本文以自行筛选的竹材木质素选择性降解菌株N1023为研究对象,从影响木质素降解酶活的培养基、培养条件、生物脱胶等多个方面分别进行了系统的研究和分析,结果如下：1)营养调控的研究。通过比较N1023菌株在5种基础培养基中三种主要木质素降解酶酶活,综合酶活大小以及产酶时间,确定最佳初始液体产酶培养基,即葡萄糖20g,氯化铵5g, MgSO4·7H2O3g, VB10.02g,竹浸液200mL。在初始产酶培养基的基础上进行产酶培养基优化,以发酵液中酶活性为衡量指标,正交试验结果得出最佳培养基组成为(1L)：葡萄糖18g,麸皮2g,氯化铵3g,麦芽浸粉4g, MgSO4·7H2O 3g,吐温-80 0.5g,藜芦醇0.001g,CaCl2·2H2O 0.1g, MnSO4 0.0375g, VB1 0.02g,竹条浸出液200mL。结果表明,优化产酶液体发酵培养基中Mnp活性是基础培养基的6.09倍,Lip活性是基础培养基的6.31倍,Lac活性是其5.96倍。2)产酶影响因子的研究。Ca2+、Mg2+、Cu2+、Fe3+、Mn2+和Zn2+等六种金属离子的研究结果表明,Mn2+对Mnp的影响最大,Ca2+、Mg2+和Fe3+有利于Lip的表达,Ca2+和Cu2+有助于Lac的产生。其中,Mn2+的存在抑制了Lip和Lac的酶活。吐温-20,吐温-80,去氧胆酸钠及Triton X-100等四种表面活性剂均有利于酶活分泌,吐温-80的影响最大；黎芦醇、烟酸、对二苯酚、α-萘乙酸和l‰Kraft Lignin等诱导剂均可诱导酶活产生,其中黎芦醇的影响最大。对培养基条件的优化结果表明,最佳培养条件为：初始pH 5.5,装液量75 ml,接种量为10%,菌龄5d,培养温度32℃,转速140rpm。培养条件优化后,Mnp是优化前的1.75倍,是基础产酶培养基的10.66倍；Lip是优化前的1.53倍,是基础产酶培养基的9.62倍；Lac优化后的酶活达352U/L,是优化前的1.77倍,是基础产酶培养基的7.04倍。3)粗竹纤维微生物脱胶初步研究。经过30d摇瓶降解试验,菌株N1023在最佳培养基条件下对毛竹粗纤维的木质素降解率为48.96%,综纤维素降解率为26.03%,选择性系数为1.88；分别对未处理的竹纤维样品,以及以不同培养基为营养液处理的竹纤维进行红外光谱分析,从与木质素和半纤维素相关谱峰强度变化可以看出,以最优培养基为营养液时,N1023选择性降解能力最强。

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-11
1 绪论  11-31
  1.1 竹纤维简介  11-16
    1.1.1 竹纤维的化学组成  11-12
    1.1.2 竹纤维的分类  12
    1.1.3 竹纤维的制备  12-13
    1.1.4 竹纤维的生物脱胶  13-14
    1.1.5 竹纤维的性能  14-15
    1.1.6 竹纤维研究现状  15
    1.1.7 竹纤维目前存在的问题  15-16
  1.2 木质素的结构及生物降解  16-27
    1.2.1 木质素的结构  16-17
    1.2.2 木质素降解菌  17-18
    1.2.3 木质素降解菌降解机理  18-20
    1.2.4 影响木质素酶降解的因素  20-23
    1.2.5 木质素降解菌研究现状  23-27
    1.2.6 目前所存在的问题  27
  1.3 酶活测定方法  27-29
    1.3.1 分光光度法  28
    1.3.2 木质素降解酶的酶活测定  28-29
  1.4 本课题选题的来源、目的、意义及主要研究内容  29-31
    1.4.1 本课题的来源  29
    1.4.2 本课题的研究目的及意义  29
    1.4.3 本课题的主要研究内容  29-31
2 基础液体产酶培养基的选取  31-39
  2.1 材料与方法  31-35
    2.1.1 供试菌株  31
    2.1.2 药品及溶液  31
    2.1.3 培养基  31-32
    2.1.4 主要仪器设备  32-33
    2.1.5 试剂的配制  33
    2.1.6 菌株的活化与保存  33
    2.1.7 液体摇瓶培养基的制备  33
    2.1.8 接种量和培养方法  33
    2.1.9 粗酶液的制备  33-34
    2.1.10 降解酶酶活测定方法  34-35
    2.1.11 菌丝生长量的测定  35
  2.2 结果与分析  35-37
    2.2.1 不同基础产酶培养基对三种木质素降解酶合成的影响  35-36
    2.2.2 菌株在基础产酶培养基上的产酶历程  36-37
  2.3 小结与讨论  37-39
3 液体发酵产木质素降解酶最佳培养基研究  39-51
  3.1 材料与方法  39-41
    3.1.1 供试菌株  39
    3.1.2 液体发酵培养基  39
    3.1.3 培养方法  39
    3.1.4 酶活测定方法  39
    3.1.5 培养基组合正交试验  39-40
    3.1.6 培养基浓度正交试验  40
    3.1.7 金属离子对菌株产木质素降解酶的影响  40
    3.1.8 表面活性剂对菌株产木质素降解酶的影响  40
    3.1.9 诱导剂对菌株产木质素降解酶的影响  40
    3.1.10 数据统计分析  40-41
  3.2 结果与分析  41-49
    3.2.1 不同培养基组合对酶活性的影响  41-44
    3.2.2 不同浓度的培养基对酶活性的影响  44-46
    3.2.3 金属因子对菌株产酶活性的影响  46-47
    3.2.4 表面活性剂对菌株产酶活性的影响  47-48
    3.2.5 诱导剂对菌株产酶活性的影响  48-49
  3.3 小结与讨论  49-51
4 液体发酵产木质素降解酶最佳培养条件研究  51-57
  4.1 材料与方法  51-52
    4.1.1 供试菌株  51
    4.1.2 培养基  51
    4.1.3 培养方法  51
    4.1.4 培养条件优化试验  51
    4.1.5 转速对菌株产木质素降解酶的影响  51-52
    4.1.6 酶活测定方法  52
    4.1.7 数据统计分析  52
  4.2 结果与分析  52-56
    4.2.1 培养基优化后菌株产酶历程  52-53
    4.2.2 菌株产酶条件优化试验  53-55
    4.2.3 转速对菌株产木质素降解酶的影响  55
    4.2.4 优化前后木质素降解酶活的比较  55-56
  4.3 小结  56-57
5 竹纤维微生物脱胶初步研究  57-65
  5.1 材料与方法  57-58
    5.1.1 供试菌株  57
    5.1.2 竹纤维样品  57
    5.1.3 孢子悬浮液的制备  57
    5.1.4 毛竹粗纤维预处理  57
    5.1.5 重量损失率测定  57-58
    5.1.6 综纤维素含量测定  58
    5.1.7 Klason木质素的测定  58
    5.1.8 木质素的降解选择性系数(SF)  58
    5.1.9 木素降解程度的红外光谱分析  58
  5.2 结果与分析  58-62
    5.2.1 菌株对竹纤维的脱胶效果  58-59
    5.2.2 竹纤维降解的FTIR分析  59-62
  5.3 小结与结论  62-65
6 主要研究结论与研究展望  65-67
  6.1 主要研究结论  65-66
  6.2 研究展望  66-67
参考文献  67-73
附录  73-74
致谢  74

竹材木质素降解菌营养调控及产酶影响因子研究

内容摘要

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