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纤维素酶产生菌的筛选及其在菌糠开发中的利用

作　者: 刘伯实
导　师: 乔建军
学　校: 天津大学
专　业: 制药工程
关键词: 纤维素酶菌糠筛选发酵条件混合发酵
分类号: S816
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

纤维素是自然界中存在最广泛的一类碳水化合物,是地球上最丰富且取之不尽的天然可再生资源。自然界中纤维素只有一小部分得到了利用,绝大多数纤维素不仅被白白浪费,而且还由于使用不当,造成环境污染。菌糠是食用菌培养料收获子实体后的下脚料,未处理菌糠的粗蛋白含量较低,纤维素、木质素等碳水化合物较高。为了探索利用微生物生产纤维素酶,将纤维素转化为人类急需的能源、食物和化工原料的方法,解决解决环境污染、食物短缺和能源危机问题,课题通过对来自土壤、牲畜粪便等处的微生物进行大量的筛选工作,分离出了能够高效利用菌糠纤维素的菌株,并通过筛选、对最佳发酵条件的探索以及混合发酵等手段,获得由菌糠出发,生产单细胞蛋白的材料与工艺。首先通过以纤维素为唯一碳源的固体培养基筛选,得到40株菌株,进而通过纤维素刚果红培养基筛选,获得8株菌株。最后通过菌糠培养基中筛选,获得A、B、E、F、G五株菌株。之后进行的纤维素分解菌的连续发酵,兼有筛选和确定发酵条件两个目的。这一步确定了F菌株为木屑菌糠最佳利用菌株,G菌株为棉籽壳菌糠最佳利用菌株,并且确定它们的最佳发酵时间为24h。通过载片培养法观察菌株形态,初步判断F菌株为毛霉,G菌株为根霉。F菌株和G菌株在30℃时,它们产生的发酵液酶活力最高。F菌株在pH=7时,产生的发酵液酶活力最高,而菌密度则是pH=6时最高;G菌株在pH=6时,产生的发酵液酶活力最高,菌密度也最高。实验中使用的各种金属离子使发酵液中的菌密度有了不同程度的下降,相应地,Co²⁺、Mn²⁺、Fe³⁺、Zn²⁺对应的酶的活力也随之下降;而Fe²⁺虽然对菌株生长不利,但这种金属离子对纤维素酶有很强的激活作用,使得酶活力反而上升。F菌株与G菌株在2倍浓度营养液中有最高生长水平,并使发酵液有最高酶活力;两种菌株对于尿素、氯化铵不敏感。酶的提取实验证明,F菌株和G菌株产生的酶活力不次于购买得到的对照菌株。在确定了F、G菌株的最佳发酵产糖条件之后,通过在培养体系中使用F、G菌种与酵母菌的混合培养,获得了较高水平产蛋白的初步方法。与酵母菌的液态混合发酵使F菌株产蛋白水平提高了一倍左右,而使G菌株的产蛋白水平提高了二倍以上。F菌株与酵母混合发酵产蛋白峰值为5.46 g/L,是液态发酵的6.42倍;G菌株与酵母混合发酵产蛋白峰值为5.75 g/L,是液态发酵的6.05倍。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-9
第一章文献综述  9-22
  1.1 纤维素及纤维素酶概述  9-16
    1.1.1 天然纤维素利用现状  9-10
    1.1.2 纤维素的结构与天然纤维的组成  10-11
    1.1.3 纤维素酶研究进展  11-13
    1.1.4 纤维素酶的诱导和分泌  13-15
    1.1.5 纤维素酶活力的测定方法  15-16
  1.2 食用菌菌糠与微生物蛋白饲料简介  16-20
    1.2.1 食用菌产业概述  16
    1.2.2 食用菌菌糠利用现状  16-18
    1.2.3 微生物蛋白饲料产业简介  18-20
    1.2.4 微生物蛋白饲料研究中存在的问题  20
  1.3 课题研究目的与意义  20-22
第二章纤维素分解菌的筛选  22-41
  2.1 实验材料  22-25
    2.1.1 实验主要仪器  22-23
    2.1.2 实验主要药品  23-24
    2.1.3 主要试剂与培养基  24-25
  2.2 实验方法  25-30
    2.2.1 纤维素分解菌的初步筛选  25-26
    2.2.2 还原糖、蛋白质测定方法的建立及酶活力的定义与测定  26-28
    2.2.3 纤维素分解菌的连续发酵  28-29
    2.2.4 载片培养法观察菌株形态  29-30
  2.3 实验结果与讨论  30-39
    2.3.1 纤维素分解菌的初步筛选  30-33
    2.3.2 还原糖、蛋白质测定方法的建立及酶活力的定义与测定  33-36
    2.3.3 纤维素分解菌的连续发酵实验  36-38
    2.3.4 载片培养法观察菌株形态  38-39
  2.4 小结  39-41
第三章纤维素分解菌最佳发酵条件的探索  41-59
  3.1 实验材料  41-42
    3.1.1 实验主要仪器  41
    3.1.2 实验主要药品  41-42
    3.1.3 主要试剂  42
  3.2 实验方法  42-48
    3.2.1 温度对菌株产酶的影响  42-43
    3.2.2 pH对菌株产酶的影响  43-44
    3.2.3 部分无机金属离子对菌株产酶的影响  44-45
    3.2.4 不同营养液浓度、氮源对菌株产酶的影响  45-47
    3.2.5 纤维素酶的粗提取及酶活测定  47-48
  3.3 实验结果与讨论  48-57
    3.3.1 温度对菌株产酶的影响  48-49
    3.3.2 pH对菌株产酶的影响  49-51
    3.3.3 部分无机金属离子对菌株产酶的影响  51-53
    3.3.4 不同营养液浓度、氮源对菌株产酶的影响  53-55
    3.3.5 纤维素酶的粗提取及酶活测定  55-57
  3.4 小结  57-59
第四章纤维素分解菌与酵母菌的混合发酵实验  59-67
  4.1 实验材料  59-60
    4.1.1 实验主要仪器  59
    4.1.2 实验主要药品  59
    4.1.3 主要试剂  59-60
  4.2 实验方法  60-62
    4.2.1 混合液态发酵  60-61
    4.2.2 混合固态发酵  61-62
  4.3 结果与讨论  62-66
    4.3.1 混合液态发酵  62-64
    4.3.2 混合固态发酵  64-66
  4.4 小结  66-67
第五章总结与展望  67-69
  5.1 总结  67-68
  5.2 展望  68-69
参考文献  69-73
发表论文和参加科研情况说明  73-74
致谢  74

纤维素酶产生菌的筛选及其在菌糠开发中的利用

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