生物轉(zhuǎn)化農(nóng)業(yè)副產(chǎn)物及其產(chǎn)酶研究.pdf

1、自然界存在以木質(zhì)纖維素為生存基質(zhì)的天然菌群。從中篩選高產(chǎn)木質(zhì)纖維素酶的菌種并發(fā)酵秸稈的研究已開展多年，并已取得一定成就。但迄今為止開展的絕大部分研究都是試圖篩選到一個或幾個純培養(yǎng)菌株，然后通過這一個或幾個菌株的發(fā)酵，實現(xiàn)對生物質(zhì)的轉(zhuǎn)化。植物木質(zhì)纖維素結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，而單一或少數(shù)幾個菌種遺傳資源有限，故所產(chǎn)酶系不完全，不足以有效降解和轉(zhuǎn)化。
　　 但自然界中以木質(zhì)纖維素為生存基質(zhì)的天然菌群則由于長期進(jìn)化，成員間形成微生態(tài)平衡的互生共

2、生狀態(tài)，并且具備豐富的宏基因組遺傳資源，菌群內(nèi)各成員所產(chǎn)酶可以相互協(xié)同補(bǔ)充，使菌群能夠完全水解木質(zhì)纖維素，雖然水解速度并不快，但它們確實具備了產(chǎn)生完整高效木質(zhì)纖維素酶系的宏基因組遺傳資源。對這些菌群進(jìn)行優(yōu)化有望實現(xiàn)對農(nóng)業(yè)纖維質(zhì)廢物的高效生物轉(zhuǎn)化。本文根據(jù)系統(tǒng)生物學(xué)策略，在原始植物材料自身微生態(tài)的基礎(chǔ)上強(qiáng)化接種產(chǎn)酶菌群，通過構(gòu)建微生態(tài)平衡的復(fù)合菌劑實現(xiàn)稻草秸稈等農(nóng)業(yè)副產(chǎn)物的安全無污染降解。在稻草秸稈等生物質(zhì)的轉(zhuǎn)化過程中，為了縮短發(fā)酵時間，

3、提高微生物對資源的利用效率，加入麥麩和蘋果皮兩種農(nóng)業(yè)廢棄物作為酶活的促進(jìn)或抑制因子。評價最后生物質(zhì)的轉(zhuǎn)化效果時采用了三種評價方式，從不同角度、不同層次揭示復(fù)合菌劑對生物質(zhì)的轉(zhuǎn)化，這三種方式分別為酶活測定、電鏡掃描和環(huán)境基因組測序。相關(guān)結(jié)論如下：
　　 1.稻草復(fù)合菌劑中含有種類豐富的微生物，它們中有的可以分泌纖維素酶，有的對體系的微生態(tài)平衡起重要的作用。底物中添加的蘋果皮與麥麩可促進(jìn)稻草基質(zhì)產(chǎn)生多種酶活力，包括淀粉酶、CMC酶、

4、木聚糖酶。淀粉酶的關(guān)鍵促進(jìn)因子為麥麩，蘋果皮和含水量所起的作用微小，CMC酶的關(guān)鍵促進(jìn)因子為麥麩和蘋果皮，含水量過高抑制CMC酶，木聚糖酶關(guān)鍵因子為麥麩和含水量，蘋果皮過多不利于酶的產(chǎn)生。經(jīng)過優(yōu)化，底物中最大的CMC酶活為12.27U/gds。
　　 2.以玉米芯為基質(zhì)的底物顯示出較高的FPA酶活力，經(jīng)過優(yōu)化可以達(dá)到3.85U/gds。FPA酶活力的關(guān)鍵因子為麥麩和蘋果皮，含水量并無顯著影響。電鏡掃描結(jié)果顯示，玉米芯發(fā)酵前后結(jié)構(gòu)

5、有巨大差異，清晰的結(jié)構(gòu)變得模糊了，致密纖維束結(jié)構(gòu)基本消失，纖維分散并斷裂成無規(guī)則的片狀，說明了玉米芯在復(fù)合菌劑的作用下的確實現(xiàn)了轉(zhuǎn)化。
　　 3.以甘蔗渣為基質(zhì)的底物顯示出較高的淀粉酶活力，經(jīng)過優(yōu)化可以達(dá)到127.53u/gds。在麥麩與含水量的交互作用中，麥麩是主效應(yīng)因子，一旦麥麩的量確定下來，含水量對淀粉酶活的影響很小，也提示我們麥麩對于淀粉酶活而言是很重要的。
　　 4.以玉米秸稈為基質(zhì)的底物顯示出較高的木聚糖酶活