纤维素降解菌筛选及降解柑桔果渣研究

摘要

据统计，目前全世界有80多个国家栽培柑桔，其产量为所有水果之首，是第三大国际贸易农产品。我国是世界上主要的柑桔生产国之一，2004年柑橘种植面积和产量分别达到1,627.3khm2和1,496万吨，居世界第一和第三。重庆市地处我国沿长江带柑桔优势产业区。据《重庆市百万吨优质柑橘产业化工程规划》，2010年前在三峡库区建成柑桔加工基地2.93万hm2，年产100万吨甜橙，加工50万吨橙汁，到时将在库区范围产生大量的果渣。 柑桔果汁加工中，果渣量占到原料的50﹪。柑桔果渣营养丰富，但极易腐败变质，产生难闻的臭味。而柑桔果渣是一种可以再生的生物资源，含有许多有益的物质，可以从中提取香精油、色素、果胶、膳食纤维、橙皮甙等物质来生产许多高附加值的产品，形成许多产业化技术，如美国、丹麦的果胶产业化技术，美国、巴西的柑桔皮生产奶牛饲料产业化技术，日本的柑桔纤维素产业化技术。在功能性物质提取方面，日本、美国的柑桔皮渣提取隐黄素、柠檬苦素及黄酮类物质的分离技术处于世界领先地位。在我国，柑桔果渣利用方面的研究才刚刚起步，国内的许多研究还停留在试验室中，能够产业化、形成高附加值技术很少。所以，研究果渣的迅速分解将不仅产生显著的经济效益，对库区的安全还具有重要的环境效益。 柑橘果渣(干物质)中含有12.7﹪的纤维素。提取果胶、橙皮甙等物质后，这一比例还将上升。果渣中致密的纤维素限制了与其结合的其他物质的利用，研究如何降解柑桔果渣中纤维素物质，对充分利用柑桔果渣具有重要的意义。本研究从森林、桑园、农田、堆肥场等地方采集大量富含腐殖质的土样，采用刚果红等多种分离、筛选方法，筛选出了对柑桔果渣降解良好的真菌菌株F160。在对菌株的降解能力和产纤维素酶性能进行研究之后，还研究了该菌株降解柑橘果渣的条件、原料配方等，同时也对纤维素—刚果红培养基分离纤维素降解菌的作用机理进行了初步探讨。研究结果如下： 1纤维素降解微生物分离、筛选将采集的土样接入不同的培养基中，然后从被降解的滤纸上挑取菌落，通过纤维素—刚果红培养基分离平板分离、筛选得到75株能够降解纤维素物质的微生物，其中细菌27株，放线菌9株，真菌39株。根据微生物对滤纸、稻草等纤维素物质的降解率、产酶情况的高低，筛选出优良的纤维素降解真菌F160。①F160降解能力强，在4d～5d时间可以使滤纸完全分解。②酶活高，最高酶活达到1541.6U。③F160具有青霉属所特有的帚状结构；孢子灰绿色；菌丝具有横隔；菌落绒状、局限型，产生霉味。初步鉴定属于皱褶青霉(Penicilliumrugulosum)系；④F160适宜的培养条件为30℃，pH6.0，好氧。⑤通过对6种无机氮源、4种有机氮源筛选研究表明，硫酸铵和胰蛋白胨是F160适合的氮源，适合浓度分别为0.2﹪和0.5﹪。⑥槐糖、纤维二糖诱导剂对F160具有强烈的诱导作用。在槐糖诱导条件下，F160最高酶活比对照提高4667.5U，高酶活出现时间早。槐糖是F160合适的诱导剂，适宜浓度为0.3﹪。 2柑桔果渣降解试验对F160在液体和固体条件降解柑桔果渣情况研究表明，①在液体、振荡、柑桔果渣用量为50g/L条件下，F160生长迅速，对柑桔果渣降解良好，最高降解率达到86.9﹪。通气状况对降解率影响非常显著。②果渣分解的原料配方试验表明，0.2﹪硫酸铵可以显著提高F160对果渣的降解率，在柑桔果渣用量为200g/L条件下，降解率仍达到65.5﹪。③固体种子培养基中加入适当比例的果渣，可以缩短发酵的时间，提高发酵效果。④F160对柑桔果渣降解良好，是一个优良的柑桔果渣降解菌种。 3纤维素—刚果红培养基作用机理研究纤维素—刚果红培养基是分离纤维素降解菌普遍使用的一种培养基。对刚果红在其中的作用机理，研究资料很少。试验表明刚果红作用机理为：具有纤维素酶活性的真菌首先分解纤维素类物质为含有葡聚糖等结构的多糖类物质，多糖与刚果红发生特异性结合而形成多聚糖-刚果红复合物，复合物在细胞壁上被CBH酶等分解成葡萄糖而被利用，解离出来的刚果红则沉积在菌丝中，使菌丝体变为红色，进而使菌落呈现红色。

目录

文摘

英文文摘

独创性声明及学位论文版权使用授权书

第1章文献综述

第2章绪论

第3章材料和方法

第4章纤维素降解菌的选育及培养条件研究

第5章纤维素降解菌降解柑桔果渣应用研究

第6章纤维素菌分离培养基作用机理研究

第7章结论

附录：青霉属(Penicillium)分系检索表

参考文献

致谢

攻读硕士期间发表的文章