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白腐菌产漆酶优化及其对稻草秸秆预处理分析

作　者: 王辉
导　师: 韩松
学　校: 东北林业大学
专　业: 环境科学
关键词: 糙皮侧耳漆酶木质素降解
分类号: X712
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

农作物秸秆作为重要的生物质能源,对其合理利用能够有效缓解化石燃料日益减少的问题及其燃烧造成的环境污染问题。利用白腐菌产漆酶对秸秆进行预处理成为秸秆预处理方面的主要研究内容。目前关于白腐菌处理秸秆的大多数研究都集中在将白腐菌接种于秸秆培养基上,利用白腐菌生长过程中分泌的漆酶等对秸秆进行预处理作用。该过程中白腐菌菌体生长与漆酶分泌都未能处于最佳状态,本文中通过对白腐菌糙皮侧耳产漆酶产酶条件的优化,利用白腐菌分泌的高活性漆酶液对稻草秸秆进行预处理作用,分析漆酶对稻草秸秆木质素的降解作用,同时对糙皮侧耳漆酶的酶学特性进行探讨。在对白腐菌糙皮侧耳产漆酶条件进行优化时,主要采用两种手段：第一,在糙皮侧耳产漆酶培养液中添加天然物质,并在此基础上探索其最佳培养条件；第二,在第一种手段的基础上,向培养基中小粒径多孔性物质即沸石粉末,为白腐菌糙皮侧耳产漆酶探索另外的培养模式,并在该模式下对白腐菌产漆酶的连续培养条件进行可行性分析。在得到高酶活漆酶液后,对漆酶的部分酶学特性进行分析,并研究其对稻草秸秆的降解作用。得出的主要结论包括：(1)培养基中添加天然成分马铃薯浸出液200g/L能有效提高漆酶产量,其最佳培养条件为28℃,150r/min震荡培养,该条件下漆酶活性可达到112U/mL,显著高于常规培养液的39U/mL;培养基内添加0.05g/瓶沸石粉末时,糙皮侧耳产漆酶活性可达到175U/L：(2)对糙皮侧耳产漆酶培养基内原有菌种进行50%比例筛选,并在取出漆酶液后补足相同量的新鲜无菌培养液,能够在35d的培养周期内提供3次高酶活菌液,高于一次性培养方式中45d左右的培养时间实现连续培养；(3)白腐菌糙皮侧耳所产漆酶的酶学特性进行分析,发现温度、pH值过高或过低不能保证漆酶高活性或高稳定性：糙皮侧耳漆酶的最佳保存条件为30℃离心静置保存,最佳反应温度为40℃,最佳反应pH值为5。(4)糙皮侧耳漆酶对稻草秸秆进行预处理实验发现：糙皮侧耳漆酶液活性为170U/mL以上时,最佳比例为固液比1：5,即漆酶液用量为5mL/g稻草秸秆粉末；过80目筛的秸秆中木质素降解率明显高于过40目筛的秸秆粉末；80目过筛的秸秆粉末,170U/mL以上漆酶液处理的最佳温度为40℃,最佳pH值为5,该条件下利用漆酶液处理秸秆粉末15d,秸秆中木质素降解率可达到18%。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-9
1 绪论  9-18
  1.1 研究背景  9
  1.2 秸秆资源利用现状  9-11
    1.2.1 秸秆能源  10
    1.2.2 秸秆饲料  10
    1.2.3 秸秆还田造肥  10-11
    1.2.4 工业原料及基料  11
  1.3 秸秆预处理  11-13
    1.3.1 秸秆结构  11-12
    1.3.2 秸秆预处理的作用  12-13
    1.3.3 秸秆预处理的方法  13
  1.4 白腐菌概述及其对秸秆降解的国内外研究  13-16
    1.4.1 白腐菌概述  13-14
    1.4.2 白腐菌降解酶系统  14
    1.4.3 漆酶概述  14
    1.4.4 白腐菌在秸秆预处理中的应用  14-16
  1.5 研究内容及章节介绍  16-18
    1.5.1 选题目的及意义  16
    1.5.2 研究内容  16-17
    1.5.3 章节介绍  17-18
2 实验材料与方法  18-23
  2.1 白腐菌培养实验材料  18
    2.1.1 白腐菌种类  18
    2.1.2 实验设备与器材  18
    2.1.3 其他器材  18
    2.1.4 特殊实验药品  18
  2.2 白腐菌培养与产酶  18-19
    2.2.1 培养基  18-19
    2.2.2 固体培养与产酶培养  19
  2.3 菌体生物量测定  19-20
  2.4 酶活测定  20-21
    2.4.1 酶活定义  20
    2.4.2 酶活测定所需试剂  20
    2.4.3 粗酶液制备  20
    2.4.4 酶活测定方法  20-21
  2.5 秸秆预处理实验材料与方法  21-22
    2.5.1 秸秆种类  21
    2.5.2 实验设备  21
    2.5.3 特殊实验药品及其配制  21
    2.5.4 秸秆中纤维素、半纤维素及木质素的测定  21-22
    2.5.5 秸秆白腐菌预处理方法  22
  2.6 本章小结  22-23
3 培养基中添加天然成分对白腐菌产漆酶条件优化  23-31
  3.1 实验方法  23-24
  3.2 天然成分添加实验结果分析  24-30
    3.2.1 基础培养基白腐菌糙皮侧耳漆酶分泌  24-25
    3.2.2 不同添加成分对白腐菌产漆酶能力的影响  25
    3.2.3 不同马铃薯添加量对白腐菌产漆酶能力的影响  25-26
    3.2.4 不同葡萄糖浓度下添加天然成分对白腐菌产漆酶的影响  26-27
    3.2.5 马铃薯培养基条件下培养条件的优化  27-30
  3.3 本章小结  30-31
4 白腐菌产漆酶连续培养  31-41
  4.1 实验方法  31-32
    4.1.1 沸石粉末添加  31
    4.1.2 连续培养  31-32
  4.2 实验结果分析  32-39
    4.2.1 不同沸石添加量对糙皮侧耳漆酶活性的影响  32-33
    4.2.2 不同沸石添加量对糙皮侧耳菌体形态的影响  33-35
    4.2.3 全菌量连续培养效果  35-37
    4.2.4 50%剩余菌量连续培养效果  37-38
    4.2.5 50%剩余菌量对添加沸石粉末连续培养的影响  38-39
  4.3 本章小结  39-41
5 漆酶部分性质分析及其对稻草秸秆的预处理研究  41-50
  5.1 实验方法  41-42
    5.1.1 漆酶培养及活性测定  41-42
    5.1.2 木质素、纤维素、半纤维素含量测定  42
    5.1.3 漆酶处理秸秆方法  42
  5.2 结果分析  42-49
    5.2.1 菌液离心对漆酶活性的影响  42-43
    5.2.2 温度对漆酶活性的影响  43-44
    5.2.3 反应pH值对漆酶活性的影响  44-45
    5.2.4 漆酶添加量对降解秸秆木质素的影响  45-47
    5.2.5 处理温度对降解秸秆木质素的影响  47-48
    5.2.6 初始pH值对降解秸秆木质素的影响  48-49
  5.3 本章小结  49-50
结论  50-52
参考文献  52-56
攻读学位期间发表的学术论文  56-57
致谢  57-58

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