纖維素厭氧降解菌群的篩選及其降解性能分析.pdf

1、能源問題,糧食問題,環(huán)境問題是現(xiàn)階段全世界正在面對(duì)和急需解決的重大問題,而利用纖維素發(fā)酵生產(chǎn)燃料酒精是一種十分有效和有前景的解決途徑。我國是農(nóng)業(yè)大國,每年有大量的秸稈,稻草等纖維素生物質(zhì)產(chǎn)生,但其利用率十分低,大部分被焚燒,既造成了資源浪費(fèi)又引起了環(huán)境問題。纖維素酶酶活低,用量大,成本高是制約纖維素——乙醇發(fā)展的關(guān)鍵問題之一。在厭氧環(huán)境中存在大量有纖維素降解能力的微生物,所以可以篩選出高纖維素酶活性的厭氧纖維素降解菌或混合菌群。這樣纖維

2、素乙醇的生產(chǎn)成本就可以大大下降,其產(chǎn)業(yè)化速度就會(huì)加快,這對(duì)于合理利用資源,增加能源來源,降低環(huán)境污染等問題具有極其重要的意義。本實(shí)驗(yàn)首先進(jìn)行了纖維素厭氧降解單菌的篩選,初篩得到了七種典型的菌落,并對(duì)這些菌落的產(chǎn)酶性質(zhì)進(jìn)行分析。其次,經(jīng)過30代以上的轉(zhuǎn)接培養(yǎng),從牛瘤胃殘?jiān)泻Y選得到了具有穩(wěn)定且高效的分解纖維素活性的2#纖維素厭氧降解混合菌群和3#纖維素厭氧降解混合菌群,并對(duì)篩選出的混合菌群的降解性能進(jìn)行了分析。用失重法得到2#混合菌群在底

3、物(濾紙條)量為1.0g/100mL時(shí)的平均底物失重率為38.70%,效果最好的可達(dá)45.40%。通過3,5二硝基水楊酸(DNS)顯色法測定2#混合菌群的含糖量和纖維素酶酶活。研究發(fā)現(xiàn)隨著產(chǎn)酶時(shí)間的增加,其CMC酶活先是逐漸增大,然后在培養(yǎng)72小時(shí)后,CMC酶活就穩(wěn)定在120U左右,最大值可以達(dá)到129.4U。而2#混合菌群的濾紙酶活在很短時(shí)間內(nèi)就可以達(dá)到較高的值94.6U,而且在這之后,也就是在濾紙酶活達(dá)到103.6U以后,酶活就一直

4、穩(wěn)定在100U左右。在不同接菌量14.3%,20%,33.3%,50%,100%下對(duì)混合菌群的培養(yǎng)液的含糖量以及纖維素酶的活力進(jìn)行研究,表明2#混合菌群的培養(yǎng)液的最大含糖量比起普通培養(yǎng)時(shí),都大了大約一個(gè)數(shù)量級(jí)。其CMC酶活差別不大,只有在接菌量50%的時(shí)候,有最小值85.5U,其他情況下都在150U左右。相對(duì)來說,濾紙酶活變化較大,最大值出現(xiàn)在接菌量100%時(shí),為238.3U,幾乎是最小值118.2U的2倍。同樣是用失重法和DNS顯色法

5、對(duì)3#混合菌群不同底物的失重率和纖維素酶酶活進(jìn)行了相關(guān)分析。以1.0g/100mL的不同底物為碳源進(jìn)行培養(yǎng),可以看到以濾紙條為底物時(shí),平均失重率最大,可達(dá)34.2%,當(dāng)以預(yù)處理后的秸稈為唯一碳源時(shí),底物失重率最低,為12.4%。3#混合菌群在培養(yǎng)的第24h時(shí),纖維素酶酶活就表現(xiàn)出較高的值,達(dá)到80U以上,48h后增長到100U以上,并且之后的時(shí)間都維持這一水平,其最高值出現(xiàn)在72h時(shí)為109.4U。在不同接菌量下,3#混合菌群培養(yǎng)液的含