一株降解水葫蘆中纖維素的優(yōu)良菌株的篩選及其應(yīng)用.pdf

1、水葫蘆于20世紀(jì)30年代傳入我國，近年來由于流域水體的富營養(yǎng)化使其蔓延速度極快。它侵占水道，干擾水生生態(tài)系統(tǒng)平衡，影響當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)生產(chǎn)，成為我國水域的一大公害。
　　 由于水葫蘆具有生長快，易繁殖，抵抗性強(qiáng)等特點(diǎn)，且水葫蘆含有大量纖維素和蛋白質(zhì)，只要合理防治和利用，就可以將它變廢為寶。利用水葫蘆厭氧制能有很好的現(xiàn)實(shí)意義，既可以解決水葫蘆泛濫引起的環(huán)境問題，又可以生產(chǎn)出清潔能源甲烷，符合可持續(xù)發(fā)展的思路，具有十分良好的前景。當(dāng)前，針

2、對(duì)水葫蘆厭氧制能的兩相厭氧發(fā)酵研究較多，而相對(duì)運(yùn)行成本低，操作簡單的水葫蘆單相厭氧發(fā)酵工藝由于存在水葫蘆降解不充分，產(chǎn)氣率較低等問題而未受重視。這些問題的主要原因是由于缺乏能夠高效降解水葫蘆的優(yōu)良菌株。因此，篩選出一株能夠應(yīng)用于提高水葫蘆厭氧制能效率，且對(duì)水葫蘆降解效果較好的菌株十分重要。
　　 本文通過在腐爛的水葫蘆中利用剛果紅平板染色法分離篩選具有產(chǎn)纖維素酶活性的4株菌株，通過考察其產(chǎn)纖維素酶活力及降解水葫蘆的水平，從而篩選

3、出一株產(chǎn)纖維素酶活較高同時(shí)能高效降解水葫蘆的優(yōu)良菌株D1。在降解水葫蘆的過程中，CMC酶活最高為1.854IU，濾紙酶活FPA最高為1.203IU。還原糖濃度于10d達(dá)到最高為2.263mg/mL，2周左右水葫蘆的降解率達(dá)到39.13％。利用傳統(tǒng)分類學(xué)方法、電子顯微鏡觀察、18SrDNA和序列的測(cè)定以及系統(tǒng)發(fā)育分析對(duì)菌株D1進(jìn)行分類鑒定，并對(duì)其產(chǎn)酶性能進(jìn)行了初步研究，各種指標(biāo)鑒定其為青霉屬真菌斜臥青霉(penicillium decum

4、bens).研究發(fā)現(xiàn)菌株D1在最適條件下發(fā)酵所產(chǎn)粗酶液的酶活最適反應(yīng)pH值為5.0左右；最適反應(yīng)溫度為50℃左右，溫度達(dá)到70℃以上時(shí)，酶將基本失去活性；金屬離子Fe2+，C02+，Mg+能較大的激活酶活性，Cu2+，Ag+，Hg+明顯的抑制了酶液活性。D1菌株的產(chǎn)酶條件進(jìn)行優(yōu)化表明：在250mL三角瓶中裝水葫蘆培養(yǎng)基75mL(30％)，按5％接種，在30℃、搖床轉(zhuǎn)速n=150r·min-1條件下，發(fā)酵產(chǎn)酶，CMCase可達(dá)到2.627

5、IU，F(xiàn)PA為1.826IU，在同類菌株中達(dá)到國內(nèi)先進(jìn)水平。
　　 將優(yōu)化后的條件應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)室控制條件下的小試和10L放大實(shí)驗(yàn)，對(duì)D1菌株應(yīng)用于水葫蘆產(chǎn)沼氣的效果進(jìn)行研究和驗(yàn)證。研究數(shù)據(jù)表明，在10L的厭氧發(fā)酵器內(nèi)，100g的水葫蘆與5mL含有107孢子/mL的D菌株的菌懸液預(yù)處理48h后，與厭氧活性污泥在30℃厭氧發(fā)酵60d左右，產(chǎn)氣效率明顯優(yōu)于未經(jīng)預(yù)處理的水葫蘆，達(dá)到155L/kg，甲烷含量為63.5％。達(dá)到國內(nèi)比較先進(jìn)的水