基本信息
- 项目名称：
- 耐热、耐酸碱纤维素酶产生菌的筛选与分离
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 本研究采用滤纸条扩散分离的方法，可以在富集的同时进行初筛，并且可以初步分离出单菌落。由此可大大缩短筛选时间，提高效率。本研究采用滤纸条扩散分离方法分离得到降解纤维素菌株，经过刚果红鉴定平板复筛和DNS法检验酶活，证实菌株可以降解纤维素产生还原糖，最高FPA酶活力高达12300U，比报道的酶活力高40%。
- 详细介绍：
- 目前，纤维素酶降解菌的分离鉴定一般过程为富集-初筛-复筛-分离-鉴定。本研究采用滤纸条扩散分离的方法，可以在富集的同时进行初筛，并且可以初步分离出单菌落。由此可大大缩短筛选时间，提高效率。本研究采用滤纸条扩散分离方法分离得到降解纤维素菌株，经过刚果红鉴定平板复筛和DNS法检验酶活，证实菌株可以降解纤维素产生还原糖，最高FPA酶活力高达12300U，比报道的酶活力高40%。滤纸条扩散分离法结合培养温度和pH值梯度分离得到在高温、酸性或碱性条件下依然能降解纤维素的菌株。在pH值等于2的强酸性条件下，CMC酶活力和FPA酶活力可达2800U；pH值等于11的强碱性条件下CMC酶活力可达7800U，FPA酶活力可达4800U。在60℃高温条件下仍具有较高的酶活力，CMC酶活力和FPA酶活力最高可达到7800U和5800U。 在改良高氏培养基和改良牛肉膏培养基上，得到2株能在60℃生长并降解纤维素的菌株，经酶活测定，其CMC酶活分别为7800U和5800U，FPA酶分别为6300U和5300U，显示出较高的酶活力。其酶性质与菌株特性有待进一步研究。
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作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 分离筛选高效产耐热、耐酸或耐碱的纤维素酶菌株，优化产酶条件，获得产量高、易分离、耐热、耐酸或耐碱的纤维素酶。为具特殊活性纤维素酶的工业应用打下基础。根据现有的理论研究水平结合本地丰富的纤维素资源，从菌株的筛选、分离鉴定、酶活力测定、产酶条件的优化等进行试验，并根据所得数据得出结果和结论。
科学性、先进性及独特之处
- 1.建立了滤纸条扩散分离方法，能在较短的时间内筛选分离得到能降解纤维素的菌株； 2.通过滤纸条扩散分离方法与刚果红复筛平板法分离得到了一些具有较高酶活性的纤维素降解菌。最高FPA酶活力可达12300U。
应用价值和现实意义
- 纤维素酶广泛应用于畜牧业、食品工业、纺织工业、能源工业等，已成为酶工程研究的一个焦点。近年来的能源危机，更是在世界范围内掀起了一股开发生物能源的热潮，其重点就是利用纤维素酶降解生物物质发酵产乙醇。 虽然纤维素酶能够水解纤维素产生葡萄糖，但其活力低下一直是困扰纤维素酶工业化利用的一个瓶颈。因此筛选新的高效产耐热、耐酸或耐碱纤维素酶的微生物菌株对纤维素酶的应用具有非常重要的意义。
学术论文摘要
- 目前，纤维素酶降解菌的分离鉴定一般过程为富集-初筛-复筛-分离-鉴定。本研究采用滤纸条扩散分离的方法，可以在富集的同时进行初筛，并且可以初步分离出单菌落。由此可大大缩短筛选时间，提高效率。本研究采用滤纸条扩散分离方法分离得到降解纤维素菌株，经过刚果红鉴定平板复筛和DNS法检验酶活，证实菌株可以降解纤维素产生还原糖，最高FPA酶活力高达12300U，比报道的酶活力高40%。滤纸条扩散分离法结合培养温度和pH值梯度分离得到在高温、酸性或碱性条件下依然能降解纤维素的菌株。在pH值等于2的强酸性条件下，CMC酶活力和FPA酶活力可达2800U；pH值等于11的强碱性条件下CMC酶活力可达7800U，FPA酶活力可达4800U；60℃高温条件下仍具有较高的酶活力。CMC酶活力和FPA酶活力最高可达到7800U和5800U。
获奖情况
- 无
鉴定结果
- 无
参考文献
- [1] 李世霞，徐爱秋，颜怀宇.纤维素酶的研究与应用[J].中国饲料添加剂,2008.8:37-39. [2] 周凤霞,白京生.环境微生物（第二版）[M].北京：化学工业出版社,2010.1:196-200. [3] 陈路劼.降解纤维素嗜热菌的分离及纤维素酶性质分析.福建农业大学学报.2010,39（1）：67-72. [4] 东秀珠,蔡妙英,等.常见细菌系统鉴定手册[M].北京：科学出版社,2001. [5] 罗颖.耐热纤维素酶产生菌的筛选、鉴定及产酶条件优化.食品与生物技术学报，2007,26（1）：84-89. [6] 刘韫涛.纤维素降解菌L-06的筛选、鉴定及其产酶条件的分析.生物工程学报，2008.25；24（6）：1112-1116 [7] 陈伟钊.耐热碱性纤维素酶分离纯化及酶学特性研究.深圳大学学报理工版.2007,24（2）：212-215.
同类课题研究水平概述
- 纤维素酶在自然界分布广泛，昆虫、软体动物、植物、细菌、放线菌和丝状真菌都能产生纤维素酶。但因为高等动植物遗传性质复杂，酶提取困难，因此，目前绝大多数纤维素酶的研究都集中在微生物领域。 细菌、放线菌、丝状真菌都能产纤维素酶，其中产酶量较高的是丝状真菌，可达20g/L。丝状真菌产生的纤维素酶具有活力高、产量大、易分离等优点，但由于这类菌株具有一定的毒性，可能在产纤维素酶的同时产生真菌毒素，因此限制了丝状真菌产纤维素酶的工业应用。细菌和放线菌产酶量比丝状真菌低，但由于结构简单，无毒性，因此近年来，对细菌和放线菌的研究受到了越来越多的关注。尤其是在其中筛选到了一些产耐热耐碱的纤维素酶的菌株，极大鼓舞了科研工作者在细菌和放线菌中大量筛选纤维素酶产生菌。耐热耐碱或耐酸纤维素酶可以在较苛刻的环境中起催化作用，将极大拓展纤维素酶的应用范围。因此，对于耐热耐碱或耐酸纤维素酶的研究成为了目前纤维素酶研究的热点。 今后，纤维素酶研究发展将主要集中在两个方面： 1. 高产、高活力纤维素酶产生菌的分离筛选与诱变。 在实际运用中，纤维素酶降解纤维素的作用还存在很大不足，而工业需求又较大，因此，需要筛选出产量高，活力强的纤维素酶产生菌，用于工业生产或用于进一步改造。目前据资料报道的菌株运用于生产还不理想，存在这样那样的问题。因此筛选出新的产酶更高，酶活力更强，酶适应范围更广的纤维素酶产生菌将仍然是一个热点研究方向。例如据报道嗜热菌Melanocarpus sp.可产生较高活力的耐热纤维素酶，这引起了纤维素酶研究领域的极大关注。而具有特殊活性的产酶菌种，如碱性纤维素酶，低温、高温纤维素酶等也将会是纤维素酶研究的重要方向。 2. 通过基因工程方法改造纤维素酶产生菌。 在工程菌株中高效表达纤维素酶也是目前纤维素酶研究领域的一个热点。目前已经发表的纤维素酶序列已达上千种，但由于纤维素酶是一个酶系，且在不同的菌株中纤维素酶不同，加之基因表达调控的复杂性，使这方面的研究运用到实际还有一段距离。
