纤维素降解菌筛选及降解柑桔果渣研究

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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1,627.3khm~2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hm~2,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(Penicillium rugulosum)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%。
摘要第4-6页
ABSTRACT第6-7页
第1章 文献综述第11-31页
    1.1 降解纤维素的微生物第11-18页
        1.1.1 纤维素降解微生物种类第12-14页
        1.1.2 产纤维素酶菌种筛选研究进展第14-17页
        1.1.3 纤维素菌种筛选培养基研究第17-18页
    1.2 纤维素酶的组成、性质和结构第18-27页
        1.2.1 纤维素酶的组成及性质第18-21页
        1.2.2 纤维素酶的作用机制第21-25页
        1.2.3 纤维素酶测定方法研究第25-26页
        1.2.4 纤维素酶的代谢调控研究第26-27页
    1.3 纤维素酶的应用第27-29页
        1.3.1 纤维素酶在食品业的应用第27页
        1.3.2 纤维素酶在养殖业的应用第27-28页
        1.3.3 纤维素酶在纺织业的应用第28-29页
    1.4 柑桔果渣处理利用现状第29-30页
    1.5 展望第30-31页
第2章 绪论第31-34页
    2.1 研究的背景、目的及意义第31-32页
    2.2 主要研究内容第32-33页
        2.2.1 纤维素分解菌的选育及培养条件的研究第32页
        2.2.2 纤维素降解菌降解柑桔果渣应用研究第32-33页
        2.2.3 纤维素菌分离培养基作用机理研究第33页
    2.3 研究技术路线第33-34页
第3章 材料和方法第34-38页
    3.1 试验材料第34页
        3.1.1 土样的采集第34页
        3.1.2 菌种第34页
    3.2 主要药品及试剂第34-35页
        3.2.1 化学试剂第34页
        3.2.2 自备材料第34-35页
    3.3 试验试剂及配制第35页
        3.3.1 500mg/L标准葡萄糖溶液第35页
        3.3.2 二硝基水杨酸试剂(DNS)第35页
        3.3.3 pH 4.6柠檬酸缓冲液第35页
        3.3.4 pH 5.0磷酸二氢钠—柠像酸缓冲液第35页
        3.3.5 羧甲基纤维素钠盐(CMC-Na)缓冲液第35页
    3.4 测定方法第35-37页
        3.4.1 葡萄糖标准曲线绘制第35-36页
        3.4.2 纤维素酶活的测定第36-37页
    3.5 主要仪器设备第37-38页
第4章 纤维素降解菌的选育及培养条件研究第38-53页
    4.1 试验材料第38页
    4.2 培养基第38-39页
    4.3 纤维素降解菌的分离第39-40页
        4.3.1 菌株分离方法第39页
        4.3.2 处理第39-40页
    4.4 结果与分析第40-52页
        4.4.1 菌株选育第40-46页
        4.4.2 F160菌株氮源筛选第46-48页
        4.4.3 F160培养条件研究第48-50页
        4.4.4 纤维素酶诱导研究第50-52页
    4.5 讨论第52-53页
第5章 纤维素降解菌降解柑桔果渣应用研究第53-58页
    5.1 菌种:第53页
    5.2 培养基第53页
        5.2.1 液体种子培养基第53页
        5.2.2 柑桔果渣用量试验第53页
        5.2.2 果渣原料的配方试验第53页
        5.2.3 柑桔果渣固体发酵培养基第53页
    5.3 处理第53-54页
    5.4 结果与分析第54-57页
        5.4.1 柑桔果渣用量试验第54-55页
        5.4.2 果渣原料的配方试验第55-56页
        5.4.3 柑桔果渣固体发酵过程中酶活测定试验第56-57页
    5.5 讨论第57-58页
第6章 纤维素菌分离培养基作用机理研究第58-64页
    6.1 材料与方法第58-60页
        6.1.1 菌种第58页
        6.1.2 培养基第58-59页
        6.1.3 培养方法第59页
        6.1.4 样品处理及观察第59-60页
    6.2 结果与分析第60-63页
    6.3 讨论第63-64页
第7章 结论第64-65页
附录: 青霉属(Penicillium)分系检索表第65-67页
参考文献第67-73页
致谢第73-74页
攻读硕士期间发表的文章第74页
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