基本信息
- 项目名称：
- 高效降解纤维素菌株的筛选与初步鉴定
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 生命科学
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 纤维素是地球上最丰富、最廉价的可再生资源，具有转化为能源、食品、饲料、化工原料的巨大潜力，但目前制约纤维素广泛应用的主要因素是纤维素酶活力不高和酶用量过大。因此，选育酶活力高、稳定性好的菌株不仅是降低纤维素酶生产成本的基本途径，也是解决纤维素有效利用的关键问题。本论文对产纤维素酶菌株的筛选、产酶条件的优化、酶学性质和菌株鉴定进行了初步研究.
- 详细介绍：
- 为了得到产酶性能好且稳定的菌株，利用CMC平板初筛和摇瓶发酵复筛,从采自不同地区的样品中得到5株产酶较高的菌株。采用液体发酵方法对其中产酶最好的菌株A6产酶条件进行研究，结果表明，该菌株最适产酶温度为32℃，初始pH值为5.5，接种量为5%，培养时间为4天，微晶纤维素与麸皮配比为7：3，氮源为复合氮源。 从湖北宜昌松滋棉花地的腐烂棉花中筛选出一株纤维素酶高产菌株W2。对该菌株的产酶条件研究表明，W2培养在碳源为麸皮：微晶纤维素为15:5，pH4.5-7.5,温度为18℃，培养3d时,产酶能力最强。对酶学特性的研究表明，W2所产的纤维素内切酶酶促反应的最适pH范围是3.6-5.6，最适温度范围为45℃-65℃。对乳酸耐受性的研究表明，当乳酸浓度在0.01M-1M范围内，随乳酸浓度的增加W2所产的纤维素内切酶的酶活力逐渐升高。由W2菌株发酵制得粗酶粉活力高于中泰牌纤维素酶。
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作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 目 的 1.筛选产酶能力较高且较稳定的菌株； 2.菌种的初步鉴定； 3.菌株培养条件的优化； 4.菌株酶学性质研究。 基本思路 样品采集--菌株初筛--菌株复筛--菌种鉴定--菌株酶学性质研究--菌株培养条件的优化--结果与分析
科学性、先进性及独特之处
- 本作品主要阐述不同地区产纤维素酶菌株的分离筛选、纤维素生产中的培养基及摇瓶发酵各因子对产酶的影响和菌株酶学性质研究, 不仅分离出纤维素酶菌株，更关注产酶菌的稳定性，旨在寻找稳定性好，不易退化的产酶菌和高效纯化纤维素酶，从而为发酵生产纤维素酶制剂提供技术参考。
应用价值和现实意义
- 因为纤维素占植物干重的35%～50%，是地球上分布最广、含量最丰富的碳水化合物。对人类而言，它又是自然界中数量最大的可再生性物质，如果能顺利筛选出产酶能力高且稳定的菌种，将对解决目前世界能源危机、粮食短缺、环境污染等问题具有十分重要的意义。因此筛选产酶性能好且稳定的菌株将有较大的现实意义和应用价值。
学术论文摘要
- 论文1摘要 为了得到产酶性能好且稳定的菌株，利用CMC平板初筛和摇瓶发酵复筛,从采自不同地区的样品中筛出5株产酶较高的菌株。采用液体发酵方法对其中产酶最好的菌株A6产酶条件进行研究，结果表明，该菌株最适产酶温度为32℃，初始pH值为5.5，接种量为5%，培养时间为4天，微晶纤维素与麸皮配比为7：3，氮源为复合氮源。 论文2摘要 从湖北宜昌松滋棉花地的腐烂棉花中筛选出一株纤维素酶高产菌株W2。对该菌株的产酶条件研究表明，W2培养在碳源为麸皮：微晶纤维素为15:5，pH4.5-7.5,温度为18℃，培养3d时,产酶能力最强。对酶学特性的研究表明，W2所产的纤维素内切酶酶促反应的最适pH范围是3.6-5.6，最适温度范围为45℃-65℃。对乳酸耐受性的研究表明，当乳酸浓度在0.01M-1M范围内，随乳酸浓度的增加W2所产的纤维素内切酶的酶活力逐渐升高。由W2菌株发酵制得粗酶粉活力高于中泰牌纤维素酶。
获奖情况
- 产纤维素酶菌株的筛选及产酶条件的优化[J].中国食品工业，2010（12）：61-64.
鉴定结果
- 无
参考文献
- [1]沈萍，范秀荣，李广武等.微生物实验第三版[M].北京：高等教育出版社. 2004，12. [2]魏景超.真菌鉴定手册[M].上海：上海科学技术出版社，1979. [3]ZANDONáFILHOA,SIIKA-AHOA,RAMOSLP.Method for charact-erization of the enzyme profile and the determination of CBHⅠ(Cel 7a)core protein in Trichoderma reesei cellulase preparations[J].World J Microbiol Biotechnol,2006，22（8）：821-825. [4]陈洪章.纤维素生物技术.北京:化学工业出版社，2005，3-155. [5]MARRINS L F,DANIEL K.Comparison of Penicillium echinulatum and Trichoderma reesei cellulases in relation to their activity against various cellulosic substrates[J].Biore Technol,2008，99（5）：1417-1424. [6]陶毅明,马素娟,邬小兵等. 灰绿曲霉产纤维素酶的研究[J].厦门大学学报(自然科学版),2010,49(3):392-395. [7]于寒颖，刘杏忠. 纤维素酶及其基因结构特征与功能的关系[J]. 林产化学与工业.2009，(06) : 120-125. [8]顾方媛,陈朝银等.纤维素酶的研究进展与发展趋势[J].微生物学杂志,2008,28(1):83-86. [9]Zhang Y-H,MichaeL E HimmeL, MieLenz J.R.OutLook for ceLLuLose improvement: Screening and seLection strategies.BiotechnoLogy Advances24(2006)452-481. [10]张磊,吴兴泉.木霉纤维素酶基因的克隆与表达研究进展.纤维素科学与技术.2004,12:38-43.
同类课题研究水平概述
- 1906年，Seillicre在蜗牛的消化液中发现有纤维素酶，能分解天然纤维素。1912年，Pringsheim首次从嗜热性纤维素细菌中分离出纤维素酶。20世纪四五十年代，人们对产纤维素酶的微生物进行了大量的分离筛选工作，建立起较为完整的分离筛选方法。1950年，美国Natick研究发展中心的E.T. Reese博士提出了著名的Cl-Cx纤维素酶作用机制假说。之后，纤维素酶的研究工作转入基础理论研究，包括酶性质，作用方式，培养条件，测定方法等方面的研究。20世纪60年代后期，由于分离技术的发展，推动了纤维素酶的分离纯化工作，加快了纤维素酶的组分、作用方式及诱导作用等方面的研究进展，实现了纤维素酶制剂的工业生产。20世纪70年代，有些学者就提出纤维素酶的作用必须由多种酶协同作用才能表现出很强的活性，还提取了这种协同作用的3 种酶。1985年，采用腐殖根霉发酵的方法，制得了世界上第1个洗涤剂用的纤维素酶。1987年，又推出了一种细菌纤维素酶，并成功地用于At2tack 洗衣粉。1997年，韩国和美国学者研究了里氏木霉及5株温度突变菌株所产生纤维素酶的最佳条件，指出由于多种酶的协同作用，葡萄糖的产率比单独的纤维素酶作用的总和高1.5～8倍。1998年，瑞典Jozsef Medve、Johan Karisson和加拿大Doralee等，用从里氏木霉中提取的纤维二糖水解酶和内葡聚糖纤维素酶对微晶纤维素的水解试验表明，在40℃时复合酶作用所产生的可溶性糖比2种酶单独作用时产糖的总和多27％～45％。 我国纤维素酶的研究开始于20世纪60年代初，几十年来，北京、上海、成都、无锡、广东、山东、沈阳等地的大专院校科研院所进行了纤维索醉的研究工作，并且选育出一批纤维素酶菌种。1968年，北京选育出一批纤维素酶菌种。1970 年，中国科学院上海植物生理研究所等单位利用诱变方法获得了产酶能力较高的变异株，并进行了生产试验。1975年，广东省微生物研究所分离筛选出纤维素酶产生菌株—长梗木霉。20世纪80年代中期，我国上海市就生产出纤维素酶。20世纪90 年代初，在沈阳农业大学陈祖洁教授和曹淡君教授的亲自指导下，黑龙江省海林市万力达集团公司首条年产2 000t纤维素酶生产线投产，实现了纤维素酶的工业化生产。使我国成为继美国、日本、丹麦之后第4个能生产纤维素酶的国家。
