木质素降解菌株的筛选及其与离子液体预处理生物质的研究

来源 :东北农业大学 | 被引量 : 3次 | 上传用户:anysome_921
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
由于石油、煤炭、天然气等不可再生资源的大量使用,化石燃料的进一步枯竭,人们将目光投向于可再生资源。生物质作为生物炼制工艺的可再生原料,富含纤维素、半纤维素、木质素,具有巨大的开发潜力,而利用生物质制备生物乙醇是当前研究的热点与重点。生物质首先需要被降解生成具有可发酵性质的还原糖,再将还原糖发酵生成乙醇,但由于生物质木质纤维素具有极其复杂的结构特点,导致其降解生成还原糖的过程很难实现,因而首先需要对木质纤维素进行预处理过程。目前,可采用微生物预处理,物理、化学预处理,以及离子液体预处理等方法。因此,可通过筛选木质素降解菌株,将木质素结构破坏,裸露出纤维素,进一步利用纤维素制备还原糖及其它化学品,筛选木质素高效降解菌株是减少生物质废弃物的一条绿色环保、廉价有效的途径。同时,也可利用离子液体将生物质中木质素进行分离而获得纤维素残渣,分离出的木质素可用于嵌合剂、粘合剂等。本研究是从云南文山、安徽蚌埠市、哈尔滨克山县等地的朽木、秸秆堆积地中采集的土壤样品,通过液体培养基富集培养、稀释涂布、划线分离以及PDA-愈创木酚鉴别培养等过程,筛选出4株能够产生红棕色氧化圈的菌株,将这4株菌进行液体发酵复筛,得到1株酶活力较高的菌株,命名为KS-2。KS-2菌株经过形态学鉴定和分子生物学鉴定,最终确定其为栓菌属(Trametes)。酶活力的测定结果表明,该菌株的漆酶活力(Lac)为107 U/L。因此,以KS-2菌株为出发菌株,进行产酶条件的优化。通过单因素实验,分别考察了培养基的碳源、氮源、Cu2+浓度、培养基的初始pH值、培养温度对KS-2菌株产漆酶的影响。结果表明,KS-2菌株以葡萄糖与玉米秸秆比例为1:1(w/w),即葡萄糖10 g/L+玉米秸秆粉10 g/L为复合碳源,蛋白胨为培养基氮源,培养基初始pH值为5.5,培养温度为28℃,培养时间为10天时,产酶活力最大,在该条件下漆酶活力为631 U/L,比培养条件优化前的酶活力提高了5.9倍。在最佳产酶条件下,考察不同时间内,降解菌株对玉米秸秆粉的降解情况。原料玉米秸秆粉表面平整无空隙,而经过5天、10天、15天发酵的玉米秸秆粉,表面粗糙不平存在裂缝和空洞,可以看到表层木质素被破坏,其纤维素结构暴露。随着降解时间的延长,玉米秸秆粉被菌株粉碎成多个片段,几乎不存在完整木质素结构。采用美国能源局生物质成分测定方法分别对连续培养5,10,15天的菌株进行木质素降解情况分析,其降解率可分别达到40.1%,53.3%,65.4%。本研究中共合成了三种离子液体:N-氢吡啶氯盐([Hpy]Cl)、N-氢-N-甲基吡咯烷酮氯盐([Hnmp]Cl)、1-氢-3-甲基咪唑氯盐([Hmim]Cl)。以杨木粉、竹木粉为原料,分别在90℃与100℃油浴条件下,预处理30min,测定木质素和纤维素残渣产率。经离子液体预处理而获得的木质素或纤维素残渣进行电镜扫描分析(SEM)、晶型衍射分析(X-ray)、红外图谱分析(FT-IR)、核磁图谱分析(2D 1H-13C HSQC)等。结果表明,杨木粉经[Hpy]Cl预处理,木质素产率较高,占原有木质素的61.0%。竹木粉经[Hpy]Cl预处理,木质素产率占原有木质素的51.7%。同时,预处理温度提高能够显著提高木质素产率。FT-IR和HSQC分析表明,通过离子液体预处理得到的木质素结构为S-G-H结构类型。本研究采用两种预处理方法,均可以显著提高生物质中木质素的去除率,获得纤维素残渣,进而制备还原糖。木质素降解菌株漆酶活力较高,能够有效降解秸秆中木质素而获得秸秆纤维素残渣。离子液体预处理方法,不仅能够获得纤维素残渣,还可以高效分离出木质素,应用于工业生产木质素嵌合剂、粘合剂等。
其他文献
甘薯羽状斑驳病毒(Sweet potato feathery mottle virus,SPFMV)可经蚜虫、摩擦、嫁接方式传播,是Y病毒组的一个成员。受此病毒感染的甘薯叶片上形成羽状褪绿斑,脉间褪绿斑点
P2P网络借贷是在普惠金融的背景下发展起来的。自2006年进入我国后,P2P网络借贷这一新生事物如雨后春笋般大量新增,在为我国拓宽借贷市场的同时,也暴露出了巨大的风险隐患。
采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法对高氮奥氏体不锈钢中N与Cr、Mn、Mo键合性质进行研究。建立Fe-N-Cr、Fe-N-Mn及Fe-N-Mo晶胞,并对其电子结构进行计算,通过计算其晶
山西稷山出土的四件东周铜器山西省考古研究所侯马工作站稷山县博物馆图一铜器出土地点示意图1993年3月,稷山县城关镇下廉城村村民在修建铁路立交桥推土过程中发现几件青铜器,接报告
文章运用文献资料法、问卷调查法、专家访谈法、数理统计法等研究方法,对高校女大学生经期体育锻炼现状进行全面、系统的调查,了解其参加体育锻炼时身体机能和心理状态的变化
本文介绍了新疆民俗文化旅游资源的种类和特点,探讨了新疆民俗文化旅游资源的开发模式,并指出了在开发过程中需要注意的事项.
<正>主题公园是一种人造资源,它着重于特别的构思,围绕着一个或几个主题创造一系列有特别的环境和气氛的项目吸引旅游者。主题公园是现代旅游业在旅游资源的开发过程中所孕育
<正> 铜蓝蛋白(ceruloplasmin:CP),是一种含铜的蓝色蛋白。人血浆含铜约1150μg/L,其中95%存在于CP中。Holmberg 1944年首先将它分离出来,1948年命名为Coeruloplasmin(意指“
<正>天山天池,古称"瑶池",地处新疆维吾尔自治区昌吉回族自治州阜康市境内,是以高山湖泊为中心的自然风景区。距阜康市区37公里,距自治区首府乌鲁木齐市97公里。天山天池景区
往来款项管理是企业财务管理的核心内容之一,在企业的经营和发展中扮演着重要角色,但由于部分单位存在重视程度不够、管理不到位等现象,致使往来款项清理难、回收难,影响企业