【摘 要】
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自然界中有着丰富的纤维素资源,但大部分未得到合理的开发应用,随着人类社会对清洁能源发展的需求,若能对纤维素资源进一步开发利用,不但可以缓解当前能源短缺的问题,对环境的保护也可起到积极作用。纤维素酶是用于降解纤维素唯一有效的催化酶。微生物是纤维素酶的主要来源,通过微生物产生的纤维素酶高效催化降解纤维素,使纤维素类物质首先糖化,然后进一步发酵生产成生物质能源酒精、有机酸等急需的食品及化工原料,而且由于
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自然界中有着丰富的纤维素资源,但大部分未得到合理的开发应用,随着人类社会对清洁能源发展的需求,若能对纤维素资源进一步开发利用,不但可以缓解当前能源短缺的问题,对环境的保护也可起到积极作用。纤维素酶是用于降解纤维素唯一有效的催化酶。微生物是纤维素酶的主要来源,通过微生物产生的纤维素酶高效催化降解纤维素,使纤维素类物质首先糖化,然后进一步发酵生产成生物质能源酒精、有机酸等急需的食品及化工原料,而且由于其生产过程经济且环保,能耗低,反应温和等特点,使纤维素酶高效催化降解纤维素成为当前提高纤维素利用的重要手段;通过微生物的发酵生产纤维素酶已经成为工业生产纤维素酶的重要方法之一。目前高纤维素酶生产成本、低酶活、不稳定等问题是制约纤维素资源利用的关键因素。因此,降低纤维素酶的生产成本、提高酶活及稳定性是研究的重点,所以筛选出高产纤维素酶野生菌株,对于纤维素酶的开发和工业应用非常重要。本研究内容和结果如下:1.本研究从蝗虫体内中筛选出一株具有高效降解纤维素能力的真菌菌株F21,运用形态学及分子生物学等方法鉴定该菌株为烟管菌（Bjerkandera adusta）,为产纤维素酶特别是β-葡萄糖苷酶的研究和应用提供了一株新菌株。2.以此野生菌烟管菌F21（Bjerkandera adusta F21）为出发菌株,对其进行亚硝酸钠和紫外相结合的复合诱变,确定了最佳诱变条件为:Na NO2浓度为0.2 mol/L、处理时间为20 min、紫外线照射时间为5 min。经进一步复筛,得到突变体H2。3.以突变体H2为研究对象,探究了发酵培养基的碳源、氮源、金属离子、p H值,对产酶的影响。通过单因素试验对发酵培养基进行优化,确定了最佳发酵p H为6;最佳碳源为麦麸;最佳氮源为豆粕。在单因素试验的基础上,利用软件进行Plackett-Burman试验设计,确定了p H、Na Cl、KH2PO4这3个因素对β-葡萄糖苷酶有显著影响。通过最陡爬坡实验确定响应区域,确定了p H 6.25,Na Cl 15 g/L,KH2PO43 g/L作为响应面试验的中心点。通过Box-Behnken试验设计对p H、Na Cl、KH2PO4含量进一步优化,确定最佳发酵培养条件为:麦麸10g/L、豆粕10g/L、KH2PO43.31 g/L,酵母浸粉5g/L、Na Cl 16.79 g/L、Ca Cl20.3 g/L、Tween80 1ml/L、p H 6.5。在最佳条件下进行摇瓶发酵验证得到β-葡萄糖苷酶平均酶活力为101.44±3.47 IU/m L,比发酵培养基优化前的酶活力提高了1.6倍。滤纸酶活力平均为0.27±0.02 IU/m L,较发酵培养基优化前的滤纸酶酶活力提高了27.3%。
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