收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

梅林青霉对纤维素降解特性及机制的研究

王希国  
【摘要】: 微生物降解是目前利用纤维素最有前途和最为理想的方法,由于菌株降解纤维素活力有限;降解机制研究中菌株模式化等问题的阻碍,微生物降解利用纤维素相对有限。筛选活力较高的纤维素降解菌株并对其降解纤维素机制研究,对于解决目前面临的环境和能源危机具有重要的理论与实践意义。 本文中预试验采集的35个降解纤维素样本经刚果红纤维素粉琼脂分离纯化,得到69个纤维素降解菌株,用滤纸条培养基筛选得到菌株16株,再经过以羧甲基纤维素钠(CMC)和麦麸为主的发酵培养基筛选,筛选得到纤维素酶活力较高的菌株5株,其中较高活性Z18菌株经鉴定为梅林青霉(Penicillium melinii Thom),关于其降解纤维素文献未见报道,本文针对关于梅林青霉Z18菌株降解纤维素未知领域进行研究。 采用逐步优化方法研究不同培养条件对梅林青霉生产纤维素酶的影响。发酵比较发现:碳源中麦麸诱导效果好于稻草、玉米秸、羊草;氮源发酵比较发现,尿素明显降低β-葡萄糖苷酶活力。28℃和pH5.0是产纤维素酶最佳温度与酸碱度,当培养11d时各项酶活力达到最大值。溶氧量的增加提高羧甲基纤维素钠酶和β-葡萄糖苷酶的活力,剪切力增加使滤纸酶活性降低。研究纤维素酶特性发现,纤维素的底物浓度影响降解效率,纤维素浓度高于5%时,产生明显底物抑制。50-60℃和pH5.5是纤维素酶解的最佳温度和酸碱度。 以Sigmacell type 50作为纤维素底物研究纤维素酶降解机制,发现外切葡聚糖酶对热的稳定性较低,在45℃保温12d时,其活力下降到原活力的53.71%;而在降解纤维素12d时,其活力下降到原活力的20.94%,它在纤维素降解过程中呈现活力快速下降的趋势导致降低纤维素降解效率。纤维素经酶连续与反复处理的X衍射和红外光谱分析表明:纤维素降解初期无定形区的水解能力要大于对结晶区的水解能力,纤维素长期酶解过程中,纤维素的结晶度总体呈现下降趋势,纤维素无序化造成外切葡聚糖酶吸附的困难,纤维素的超分子结构发生了变化,存在由Ⅰ型向Ⅱ型转变趋势,而纤维素超分子结构没有显示由α型向β型转变趋势,纤维素分子内和分子间氢键增加。 采用通常使用测定羟基自由基(HO˙)的TBA反应,经过对多种指标的检测,发现梅林青霉能够产生HO˙,对超滤液处理后的纤维素采用X射线衍射测定和红外光谱检测,随着处理时间的延长,纤维素的结晶度和红外结晶系数明显降低,同时红外光谱检测纤维素的葡萄糖单体上的部分羟基氧化为羧基,揭示梅林真菌降解纤维素存在氧化机制。氧化性预处理并没有提高纤维素材料的可酶解性,红外光谱分析显示,Fenton试剂预处理使纤维素材料的结晶度下降,但也使纤维素材料增加过多还原性末端,说明梅林青霉降解纤维素产生HO˙途径远比Fenton反应复杂。 采用瑞典Bioengineering NLF19L生物反应器发酵后得到的粗酶液,经(NH4)2SO4分级沉淀、SephadexG-100分子筛层析和DEAE Sephadex A-50离子交换层析等步骤,分离得到一种β-葡萄糖苷酶和两种内切葡聚糖酶,对纯化β-葡萄糖苷酶的特性进行研究,结果表明:β-葡萄糖苷酶组分的分子量分别为129kD,最适反应温度是60℃,最适反应pH6.0,60℃以下稳定,动力学常数Vm显示,其具有很强催化β-葡萄糖苷键的水解能力,因而具有良好的研究与应用前景。 内切葡聚糖酶Ⅰ分子量为29kD,最适和的反应温度和最适反应pH值分别是40℃、3.5,是一种耐酸性很强、对反应的温度要求较低的纤维素酶,由于在纤维素酶中比例较大和对滤纸有显著的降解作用,因此推断它是降解纤维素的主要组分。动力学常数Vm显示,其具有很高内切葡聚糖能力,因而在纸张改性等方面具有良好的研究与应用价值。内切葡聚糖酶Ⅱ分子量为38kD,最适反应温度和pH是60℃,6.0。动力学常数Vm显示,虽然没有很高内切葡聚糖能力,但该酶具有很高的木聚糖酶活性,因此在多糖化学领域应用有重要前景。 通过以上研究为梅林青霉应用奠定基础;为纤维二糖水解酶作为今后分子定向改造的重点提供很好的启示;揭示梅林青霉纤维素酶水解和氧化降解纤维素的部分机制;因此本文对于高效利用纤维素资源具有重要的理论和实践意义。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 宋桂经;孙青;孙彩云;王祖农;;天然纤维素发酵残渣诱导高活性纤维素酶的研究[J];山东大学学报(理学版);1990年04期
2 李晋;徐怀德;李钰金;陈佳;;洋葱多糖纤维素酶法提取及其抗氧化性研究[J];西北植物学报;2010年11期
3 张海,刘涛;纤维素水解产物对木霉A10纤维素酶的抑制作用[J];西北大学学报(自然科学版);1995年01期
4 粟学俐,贺飞;纤维素酶水解纤维素还原糖的测定[J];湖北化工;1999年01期
5 孙祖莉,刘玉田;蜗牛纤维素酶提取工艺的初步研究[J];生态科学;2002年04期
6 谢占玲,吴润;纤维素酶的研究进展[J];草业科学;2004年04期
7 杨洁,阿力木,李福成,毛新芳,葛亮;饲用纤维素酶活力测定方法的改进[J];新疆大学学报(自然科学版);2005年03期
8 毛湘冰;肖兵南;刘毅;徐霞;杨爱芝;周望平;;~(60)Co―γ射线诱变褐色高温单孢菌的研究[J];纤维素科学与技术;2006年01期
9 厉重先;李鸿玉;刘雪峥;;纤维素酶促进剂在饲料中的应用初探[J];生物技术通报;2006年04期
10 海斯尔·哈吉木拉提;;我国纤维素酶的开发现状及在食品工业中的应用前景[J];科技信息(学术研究);2008年09期
11 宋桂经;孙彩云;王祖农;;纤维素酶的回收[J];生物工程学报;1988年01期
12 周津,阮宏,孙连魁;绿色木霉A_(10)纤维素酶的分离纯化及理化性质研究[J];西北大学学报(自然科学版);1994年05期
13 王淑军,袁素珍,杨军,张晶,施恩初;纤维素酶酶解稻壳的条件试验[J];微生物学通报;1995年06期
14 林开江,陈兵;减少测定纤维素酶误差的研究[J];浙江农业科学;1995年02期
15 王建平;纤维素酶的研究进展及趋向[J];浙江海洋学院学报(人文科学版);1995年03期
16 管斌,谢来苏,丁友昉,隆言泉;纤维素酶酶活力测定方法的校正[J];无锡轻工大学学报;1999年04期
17 杨小民,杨基础;不同糖对纤维素酶保护的机理研究[J];清华大学学报(自然科学版);2000年02期
18 傅力,丁友昉,张篪;纤维素酶测定方法的研究[J];新疆农业大学学报;2000年02期
19 陈冠军,秦梦华,曲音波,高培基;纤维素酶脱墨机理的研究进展[J];生物工程进展;2001年03期
20 曹亚彬,郭丽姝,牛彦波,李智;纤维素酶的固体培养方法[J];生物技术;2002年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 冯文英;;固体纤维素酶的浸渍条件优化及其特性研究[A];中国造纸学报2003年增刊——中国造纸学会第十一届学术年会论文集[C];2003年
2 黄燕华;冯定远;;不同来源的纤维素酶酶学性质的比较研究[A];中国畜牧兽医学会动物营养学分会——第九届学术研讨会论文集[C];2004年
3 杨彬;冯定远;;纤维素酶对黄羽肉鸡生产性能的影响[A];中国畜牧兽医学会动物营养学分会——第九届学术研讨会论文集[C];2004年
4 薛艳林;玉柱;白春生;孙杰;;纤维素酶制剂对苜蓿青贮饲料品质的影响[A];第三届中国苜蓿发展大会论文集[C];2010年
5 王春燕;蔡坤;王化山;周艳艳;刘四新;;产紫青霉HBZ003产纤维素酶发酵条件的优化[A];2009年海南省微生物学检测及质量保证研讨会论文集[C];2009年
6 卢珣;章明秋;容敏智;;全植物纤维复合材料——Ⅱ.剑麻纤维自增强复合材料的酶降解性能研究[A];复合材料:生命、环境与高技术——第十二届全国复合材料学术会议论文集[C];2002年
7 黄燕华;冯定远;;不同来源纤维素酶对鹅胰腺和小肠内容物消化酶活性的影响[A];中国畜牧兽医学会动物营养学分会——第九届学术研讨会论文集[C];2004年
8 刘韫滔;禤淑霞;龙传南;龙敏南;胡忠;;纤维素降解菌的筛选、鉴定及其产酶条件的研究[A];第十次全国环境微生物学术研讨会论文摘要集[C];2007年
9 康忆隆;;纤维质原料(杨木粉)水解最优条件的研究[A];生态学与全面·协调·可持续发展——中国生态学会第七届全国会员代表大会论文摘要荟萃[C];2004年
10 李思聪;曹雪莲;宋勇;盛琴;潘康成;;固态发酵豆渣菌种的筛选及发酵条件的研究[A];第四届第十次全国学术研讨会暨动物微生态企业发展战略论坛论文集(下册)[C];2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王希国;梅林青霉对纤维素降解特性及机制的研究[D];哈尔滨工业大学;2007年
2 张晓萍;低聚糖和纤维类碳源对里氏木霉合成纤维素酶的诱导作用[D];南京林业大学;2010年
3 王玉国;新型嗜热纤维素酶的性质研究及协同水解纤维素作用[D];吉林大学;2011年
4 陈春润;黑翅土白蚁体内纤维素酶编码基因的克隆与表达[D];浙江大学;2010年
5 王骥;福寿螺(Ampullaria crossean)多功能纤维素酶EGX的研究[D];中国科学院研究生院(上海生命科学研究院);2004年
6 冯月;木霉菌株产酶培养及其特定底物酶解过程研究[D];北京林业大学;2012年
7 廖红东;磁性纳米颗粒固定纤维素酶和产酶丝状真菌转化的研究[D];湖南大学;2010年
8 张名佳;纤维素酶高效水解、回收再用与反应机理的研究[D];天津大学;2010年
9 吕家华;纤维素酶对纤维素纤维的作用[D];东华大学;2003年
10 刘小杰;康氏木霉纤维素酶的发酵及其对稻草降解利用的初探[D];浙江大学;2003年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 夏安;纤维素酶水解动力学及影响因素研究[D];四川大学;2002年
2 贺芸;产耐高温纤维素酶细菌的筛选及酶学性质研究[D];南京理工大学;2004年
3 王在贵;特异腐质霉Humicola insolens(YH-8)纤维素酶的分离纯化及性质研究[D];华中农业大学;2004年
4 王玮;尖孢镰刀菌高产纤维素酶菌株的筛选鉴定及发酵条件优化[D];内蒙古大学;2011年
5 林元山;糖蜜酒精废液诱导康氏木霉产纤维素酶的研究[D];广西大学;2004年
6 舒勤;嗜碱性芽孢杆菌Bacillus sp.AC-2产纤维素酶的研究[D];浙江大学;2004年
7 杨敏;玉米秸秆制取生物乙醇关键技术的研究[D];西北大学;2010年
8 薛细平;活性氧自由基荧光表征的研究和应用[D];厦门大学;2002年
9 夏友国;产纤维素酶菌株的筛选及不同添加剂在青贮饲料中的应用研究[D];福建农林大学;2010年
10 黄爱玲;玉米秸秆酶水解及发酵乳酸的研究[D];东华大学;2005年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 王菁莎 王颉 刘景彬;纤维素酶的应用现状[N];中国食品质量报;2009年
2 记者 陈永杰 李鹏;“返老还童”是痴人说梦[N];北京科技报;2011年
3 平远 译;纤维素酶可提高秸秆饲料利用率[N];福建科技报;2004年
4 庞晓华;秸秆生产燃料乙醇进程加快[N];中国化工报;2004年
5 山东农业大学 王纪亭;饲料原料资源匮乏出路何在[N];中国畜牧报;2003年
6 ;2009年印染行业节能减排优秀技术创新成果推介[N];中国纺织报;2009年
7 杨震 胡芳;热灌装食品包装PET瓶生产技术与应用[N];中国包装报;2008年
8 记者 杨莉;大连海大两项目获973计划资助[N];中国交通报;2008年
9 陶晶;温度对BOPP生产的影响[N];中国包装报;2004年
10 中国农业科学院畜牧研究所 张军民 韩怀动;酶制剂在饲料中的作用[N];中国畜牧报;2002年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978