一株可利用甘蔗渣水解液发酵酒精的菌株筛选

甘蔗渣是一种制糖工业废料,主要含有丰富的纤维素类物质,纤维素类物质由五碳糖和六碳糖组成,通过粉碎,用1％NaOH碱预处理24h,在121℃、pH1．0的条件下水解1h,不同的酵母利用水解液发酵生产酒精的研究结果表明：假丝酵母1779能高效地利用水解液中的葡萄糖、木糖,转化生产酒精,发酵48h,测得发酵液中的酒精含量达0．978g／100mL,折合成干物质转化率为13．04％。     

应用混料实验设计制备秸秆复合降解菌剂

农业秸秆类废弃物含有大量木质纤维素,该类物质结构稳定,不易降解,为秸秆的合理利用带来诸多困难。本实验尝试利用混料实验设计对筛选出可以共同培养的五种木质纤维素降解菌的配比进行研究,寻求复合发酵降解剂各组分的最佳配比,并分析发酵产品得到适用于不同发酵目的的菌剂。通过对发酵产品中木质素和纤维素降解率及还原糖的含量的分析建立模型,分析预测纤维素降解率最高为35.75%,木质素降解率最高为27%,还原糖含量最高为3.39mg/g。通过优化得出发酵菌剂最优配比为枯草芽胞杆菌12.1%,克鲁斯假丝酵母10%,地衣芽胞杆菌27.2%,变色栓菌10.6%,黄孢原毛平革菌40%。对应三指标的实测值为：35.47%,26.41%和2.37mg/g。     

构建伴有β-葡萄糖苷酶表达的乙醇发酵大肠杆菌

研究构建能够分泌表达纤维素酶的产乙醇菌株,实现降解木质纤维素生产乙醇的整合生物加工过程。文中通过克隆来自运动发酵单胞菌Zymomonas mobilis ZM4的丙酮酸脱羧酶基因pdc和乙醇脱氢酶基因adhB,并通过Red重组将二者整合到大肠杆菌Escherichia coli JM109基因组中,首先构建了一株可以利用葡萄糖进行乙醇发酵的重组菌E. coli P81。随后将来源于多粘芽胞杆菌Bacillus polymyxa1.794的β-葡萄糖苷酶基因bglB在E. coli P81中进行了分泌表达,得到了一株可以进行纤维二糖降解和乙醇发酵双重功能的重组菌E. coli P81(pUC19-bglB)。该菌胞外分泌β-糖苷酶活达到84.78 mU/mL菌液,纤维二糖酶活达到了32.32 mU/mL菌液。该重组菌E. coli P81(pUC19-bglB) 以纤维二糖为碳源进行乙醇发酵,乙醇得率达到了理论产率55.8％,而在葡萄糖和纤维二糖的共发酵中,其乙醇产量达到了理论产率46.5％。构建得到的此株整合生物加工大肠杆菌能够利用β-葡萄糖苷酶生产乙醇,为构建能利用木质纤维素分解产物生产燃料乙醇的高效、稳定生产用工程菌奠定了良好的基础。     

解淀粉芽孢杆菌MN-8对玉米秸秆木质纤维素的降解

微生物降解木质纤维素既是生物质资源化利用中的关键问题,也是亟需解决的难点问题.本文在前期获得木质素降解菌——解淀粉芽孢杆菌MN-8菌株的基础上,进一步研究该菌株对玉米秸秆木质纤维素的降解作用.研究利用玉米秸秆粉-MSM培养基对MN-8菌株进行固态发酵,监测发酵过程中木质纤维素酶活力和木质纤维素含量变化情况,并通过傅立叶红外光谱(FTIR)和气质联用色谱(GC/MS)对木质纤维素的降解情况及产物进行分析.结果表明:解淀粉芽孢杆菌MN-8菌株可产生木质素过氧化物酶、锰过氧化物酶、纤维素酶和半纤维素酶等木质纤维素降解酶,在发酵10～16 d陆续达到酶活力峰值,最高酶活力分别为55.0、16.7、45.4和60.5 U·g-1.发酵24 d后,玉米秸秆中木质素、纤维素和半纤维素的降解率可分别达到42.9％、40.6％和27.1％.FTIR光谱数据表明,玉米秸秆发酵后木质素、纤维素和半纤维素的特征吸收峰强度均有一定程度的下降,表明木质纤维素被部分降解.GC/MS分析结果也证实,解淀粉芽孢杆菌MN-8能有效降解秸秆木质纤维素.MN-8菌株可断裂玉米秸秆木质素单体之间的连接键β-O-4,将秸秆木质素解聚为苯丙胺、苯丙酮和苯丙酸等保留木质素苯丙烷结构的单体化合物,并将部分单体化合物进一步氧化为Cα羰基化合物,如2-氨基-1-苯丙酮和紫丁香基苯乙酮等.在对纤维素和半纤维素降解产物的GC/MS分析中发现,降解产物包含葡萄糖、甘露糖和半乳糖等多种单糖化合物以及甲酸、乙酸、丙酸、1,1-乙二醇和3-羟基丁酸等代谢产物.表明解淀粉芽孢杆菌MN-8对秸秆木质纤维素表现出强降解作用,且该作用依赖于菌株产木质纤维素降解酶的能力.     

利用纤维质原料生产高酶活单细胞蛋白

以蒸汽爆破处理的玉米秸秆为主要原料,接种木霉菌和酵母菌,进行混合发酵生产高酶活单细胞蛋白,在优选的条件下,产品蛋白质含量达31．82％,较原料提高49．69％,纤维素降解率达56．88％,产品纤维素酶活性达105U/g。     

不同地区森林土壤降解天然木质纤维素能力的分析评价

目的:分析不同地区森林土壤样品的木质纤维素分解能力,为分离和挖掘新的土壤木质纤维素分解酶系及微生物奠定基础.方法:测定来源于不同气候类型和植被的土壤样品的纤维素酶和木聚糖酶活性的变化以及对天然木质纤维素的降解能力.结果:土壤样品具有较高的初始木聚糖酶活,相反许多样品的纤维素酶活未测到.富集后,除个别样品酶活性稍有下降之外其余均明显提高,其中木聚糖酶活增长最多达118.58 u·g~(-1),纤维素酶活涨幅最多达110.00 u·g~(-1).各样品木质纤维素的降解量从24.4mg到93.1mg不等,降解效率最高55.35%.结论:来源于不同气候条件和不同类型土壤样品在天然木质纤维素降解能力以及相关的纤维素酶和木聚糖酶活性上表现出了广泛的多样性差异.     

从海水环境分离筛选甘蔗渣纤维素降解菌

【目的】筛选海水环境高效甘蔗渣纤维素降解菌,并研究不同菌株间的混合发酵对甘蔗渣纤维素酶活力的影响,为纤维素降解菌在海水养殖中的应用提供理论基础。【方法】采用刚果红染色法进行菌株初筛,利用DNS法测定各菌株胞外纤维素酶活力及不同菌株间的混合酶液与混合发酵酶液的纤维素酶活力。【结果】筛选得到两株具有较强纤维素分解能力的细菌菌株Z4和S5,经16S rRNA基因序列分析,初步鉴定为地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)。菌株S5具有最高的全酶活和甘蔗渣纤维素酶活,分别为1.16 U/mL和2.80 U/mL。菌株Z4与S5间混合发酵能明显提高菌株的纤维素酶活力,比S5单独发酵时全酶活、甘蔗渣纤维素酶活分别提高40.60%、14.21%。同时菌株S5与芽孢杆菌BZ5混合发酵也能提高其纤维素酶活力,比S5单独发酵时全酶活、甘蔗渣纤维素酶活分别提高6.23%、25.92%。【结论】筛选得到两株酶系较全且酶活较高的纤维素降解菌Z4、S5,适宜的混合发酵可明显提高纤维素降解能力,在海水养殖中有较大的应用前景。     

稀酸和稀碱预处理对四种不同生物质资源制备还原糖的影响

本论文探讨了不同浓度的稀H_2SO_4和稀NaOH预处理对大豆秸秆、水稻秸秆、象草和狼尾草四种不同生物质酶解制备还原糖的影响。结果表明,大豆秸秆、水稻秸秆、象草和狼尾草具有较高的纤维素和半纤维素含量,是制备还原糖的理想原料。与稀H_2SO_4预处理相比,经稀NaOH预处理后的样品表现出较好的酶解性能。通过使用4%的NaOH对大豆秸秆和狼尾草进行预处理,还原糖产量分别为145.8 mg/mL和319.2 mg/mL。此外,以1%NaOH预处理后的水稻秸秆和象草为原料,可以分别获得385.2 mg/mL和231.6 mg/mL还原糖产量。     

油菜秸秆混合发酵降解菌的筛选

油菜秸秆含有大量木质纤维素,该类物质结构稳定,不易降解,限制了其工业化应用.通过对10株包括细菌、酵母菌和白腐真菌的菌株产酶能力和特性进行比较,并进行共同培养试验,筛选出5株可共同生长的木质纤维素降解菌BS09、BL、PC、TS和KS.通过对这5个菌株单独发酵降解油菜秸秆的能力考察,结果表明:PC对木质纤维素的降解能力...     

蔬菜-秸秆废物堆肥化中细菌群落变化研究

以蔬菜-秸秆废物为堆肥原料,在堆肥化过程中应用Biolog方法研究不同阶段细菌群落的动态变化。聚类分析与主成分分析表明,细菌群落结构在一次发酵期间发生着剧烈变化,二次发酵期间趋于稳定。能转化Biolog板上第一、二类碳源的细菌是蔬菜-秸秆废物堆肥化进程中的主要细菌种群,且与木质纤维素的转化有关;第四、六类碳源可表征堆肥中耐受高温的细菌,其中第四类碳源转化细菌与木质纤维素的降解有关,而第六类碳源转化细菌属于易降解有机物转化细菌。     

Penicillium verruculosum WA 30 a new source of cellulase

Summary Of fungi 110 strains were screened for extracellular cellulase production in shake flask experiments. Twelve strains produced the enzyme in significant quantity. Since the enzyme activity was assayed by different methods (liberation of reducing sugar from cotton, filter paper, carboxymethylcellulose and cellobiose), the estimation of the productivity of the strains differed according to the substrate used. The best cotton degrading activity per fermentation volume as well as per mg of secreted soluble protein was achieved by Penicillium verruculosum WA 30, a wild-type strain, for which the cellulase productivity has not yet been published. The cotton degrading (so-called C₁) activity was successfully enhanced nearly threefold in medium experiments. Analyses of saccharification digests showed that glucose was the predominant product, with negligible amounts of cellobiose. The pH and temperature optima for WA 30 cellulase complex were pH 4.2 and 60°C.     

一株纤维素降解菌的分离、鉴定及对 玉米秸秆的降解特性

[目的]获得高产纤维素酶细菌菌株,探讨以氨化预处理玉米秸秆为底物时的纤维素酶产酶特性及底物降解特性,探讨纤维素酶作用机理,提高玉米秸秆利用率.[方法]用LB培养基分离并纯化菌株,羧甲基纤维素钠培养基培养、刚果红染色进行初步筛选.考察氨化预处理对底物降解率、产酶能力的影响.通过形态特征观察及16S rRNA、Biolog鉴定菌株.[结果]分离到一株高效纤维素降解菌NH11,经鉴定为枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis). 30℃、发酵5d时,预处理前后玉米秸秆降解率分别为14.24％和24.73％.30℃、pH 7.2时,处理组CMC酶活力峰值处为153.84 U/mL,FPA酶活力为197.24 U/mL,比未处理组分别高出11.45％和10.59％.[结论]NH11具有较高的纤维素酶产酶能力,氨化预处理能够提高菌株对玉米秸秆的降解率.该菌株在秸秆堆肥、制作食用菌培养基和制取反刍动物粗饲料方面具有很高的应用价值.     

黑曲霉纤维素酶突变子T-DNA插入位点的遗传分析及性质鉴定

采用羧甲基纤维素钠筛选培养基,对黑曲霉(Aspergillus niger)T-DNA突变子文库进行筛选,分离到一株纤维素酶分泌水平较低的菌株AN-108,为野生型菌株的83.3%。进一步测定该突变子固体发酵的纤维素酶活力,与野生型菌株相比没有明显差别,推测与固体发酵培养基中含有的天然糖类有关。在添加不同糖类的CMC-Na平板上培养该突变子,菌落周围均出现较明显的水解圈,结果显示糖类可能作为诱导物克服突变带来的影响。为了确定突变子AN-108中何种基因被阻断,采用反向PCR方法分析了T-DNA插入位点的序列,获得序列经过比对分析发现,该序列与黑曲霉An14g03730同源程度达90%,编码富含脯氨酸蛋白(proline-rich protein,PRP)。     

Isolation and partial properties of cellulose-decomposing strain of Cytophaga sp. LX-7 from soil

A new facultatively anaerobic, Gram-negative bacterium, Cytophaga sp. LX-7, degrading crystalline cellulose completely, was isolated from soil by dilution plating on cellodextrin agarose plates. This strain could excrete extracellularly all three types of cellulase and cellulosic substrates were the strongest inducer of endocellulase with CMC-liquefying activity production. No reducing sugar was found in cultures of cellulose during incubation. An enzyme which degrades crystalline cellulose was detected in cultures of cellulose by measuring the formation of soluble carbohydrate but was not detected by determining the reducing sugar released. This strain also synthesized cell-bound cellobiose oxidizing enzyme which was previously noted only in fungi. Both cellulose and soluble sugars could promote the production of cellobiose oxidizing enzyme.     

Bacterial cellulases and saccharification of lignocellulosic materials

Five locally isolated bacterial strains produced extracellular cellulase enzymes, primarily CMCase, when grown on different natural and commercial cellulosic substrates. Extracellular CMCase and avicelase activity was higher with the strain CLS-32, a Cytophaga sp., compared to four other strains. The whole-cell preparations of these isolates were found to saccharify cellulosic substrates to reducing sugars. Maximum release of reducing sugar (5.75 mg ml⁻¹) was obtained with CLS-32 using sugar cane bagasse as growth and hydrolysis substrates.     

Study of cellulases from a newly isolated thermophilic and cellulolytic <Emphasis Type="Italic">Brevibacillus</Emphasis> sp. strain JXL

A potentially novel aerobic, thermophilic, and cellulolytic bacterium designated as Brevibacillus sp. strain JXL was isolated from swine waste. Strain JXL can utilize a broad range of carbohydrates including: cellulose, carboxymethylcellulose (CMC), xylan, cellobiose, glucose, and xylose. In two different media supplemented with crystalline cellulose and CMC at 57°C under aeration, strain JXL produced a basal level of cellulases as FPU of 0.02 IU/ml in the crude culture supernatant. When glucose or cellobiose was used besides cellulose, cellulase activities were enhanced ten times during the first 24 h, but with no significant difference between these two simple sugars. After that time, however, culture with glucose demonstrated higher cellulase activities compared with that from cellobiose. Similar trend and effect on cellulase activities were also obtained when glucose or cellobiose served as a single substrate. The optimal doses of cellobiose and glucose for cellulase induction were 0.5 and 1%. These inducing effects were further confirmed by scanning electron microscopy (SEM) images, which indicated the presence of extracellular protuberant structures. These cellulosome-resembling structures were most abundant in culture with glucose, followed by cellobiose and without sugar addition. With respect to cellulase activity assay, crude cellulases had an optimal temperature of 50°C and a broad optimal pH range of 6–8. These cellulases also had high thermotolerance as evidenced by retaining more than 50% activity at 100°C after 1 h. In summary, this is the first study to show that the genus Brevibacillus may have strains that can degrade cellulose.     

秸秆纤维素分解菌的酶活力测定

目的:测定秸秆纤维素分解菌的酶活力。方法:从土壤中分离出具有分解纤维素能力的菌株,采用刚果红染色法进行粗选,得到7株透明圈较大的菌株。将这7株菌株液体发酵培养6d,再分别用滤纸分解度观察、羧甲基纤维素酶活法(CMC)、滤纸酶活法(FPA)和天然纤维素酶活法测定其酶活力。结果:在7株菌株中,F-1、F-2、F-3、F-5的酶活力测定结果与其溶解圈的测定结果、滤纸分解结果基本相同。且天然纤维素酶活力高的菌株,其CMC酶活、FPA酶活也高,滤纸分解效果也比较明显。结论:CMC法、FPA法和天然纤维素酶活法适于测定秸秆纤维素分解菌的酶活力。     

一株产纤维素酶嗜盐真菌的分离、鉴定及发酵条件优化

纤维素酶是生物燃料产业的关键酶系。本文通过刚果红染色法从腌制一年的诺邓火腿上分离到一株具有纤维素酶活性的嗜盐真菌YFCC2018SY。以形态学结合分子系统学手段对其进行鉴定,用胞外酶活测定法探索其产酶规律,并通过响应面法优化其产酶条件。结果表明该菌株属于球孢枝孢菌,且能分泌滤纸酶、内切酶和β‐葡萄糖苷酶3种嗜盐纤维素酶。响应面分析得到最优发酵条件为:NaCl含量88.58g/L、装瓶量51.21mL、起始pH 7.72。通过优化,纤维素酶活力由113.3U/mL提高到302.8U/mL,提高了167%。上述结果可以为嗜盐纤维素酶开发利用提供参考。     

磁性Fe3O4微粒对葵花籽壳酶水解的影响研究

将磁化后的Fe3O4微粒添加于葵花籽壳酶水解过程中, 分析在不同的Fe3O4添加量和不同的添加方法下, 葵花籽壳酶水解过程中纤维素酶酶活﹑纤维素转化率及还原糖浓度的变化特征, 研究磁性Fe3O4微粒对纤维素酶水解葵花籽壳的影响。并通过考察酶水解反应前后水解液的表面张力值和pH值的变化, 探讨和分析磁性Fe3O4微粒作用下纤维素酶的磁效应机制。结果表明, 磁性Fe3O4添加量为0.5 g/L~2.0 g/L时, 对纤维素酶酶活的提高﹑还原糖浓度的增加和纤维素的转化在48 h后表现出较明显的促进作用。磁性Fe     

一株来源于土壤的横梗霉菌及其产羧甲基纤维素酶性质

从广州徐闻农垦丰收农场土壤样品中分离到一株产羧甲基纤维素酶菌株,结合菌株形态特征和ITS基因序列同源性分析结果,表明该菌株为Lichtheimia sp.的未定种,其系统分类学关系与横梗霉菌Lichtheimia ramosa isolate K12(MN190291.1)最近,故命名为:横梗霉菌XWNR1(Lichtheimia ramosa XWNR1),该菌种保藏号为CCTCC NO:M2018230。采用刚果红染色法发现该菌粗酶液能够降解羧甲基纤维素钠产生透明圈,初步确定该菌具有产羧甲基纤维素酶的能力。通过优化该菌发酵培养条件,结果表明:该菌株以2.0×10^6接种浓度、1%接种量,28℃180 r/min恒温振荡培养60 h时,菌株分泌的羧甲基纤维素酶具有最好的活力。酶学性质初步研究结果表明,该羧甲基纤维素酶在最适pH 7.0、最适反应温度40℃条件下具有较好的pH稳定性和热稳定性。