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果胶高效降解菌株的紫外诱变选育、生物特性及其生物脱胶应用研究

谢维  
【摘要】:在造纸过程中,必须去除原料(木、麻、竹材和禾草等)中的果胶,使原料中纤维素得以分散,这是造纸生产中非常重要和关键的一个步骤。由于通常使用的化学法脱胶耗能太大且对环境污染很严重,因此现在人们逐渐转向采用堆沤微生物方法脱胶,但自然堆沤法的脱胶效率又比较低。所以,本研究首先在自然pH(pH=7.0)条件下从腐败的白菜叶片中驯化筛选了一株能有效降解果胶的软腐果胶杆菌软腐亚种菌[Pectobacterium carotovorum (subsp) carotovorum],再利用紫外线诱变技术诱变此菌株,选育出了在高pH(pH=10.0)下能够对果胶有降解功能的变异菌种;然后分别研究了在pH10.0条件下的温度、振荡速率、太阳光照、外加碳源和接种量等因素对该菌株降解果胶的影响以及该菌株应用于构树树皮的脱胶,以期最后为该菌在构树树皮等纤维原料生物制浆的实际应用中提供科学技术支持和依据。 我们从腐败的白菜叶片中经富集分离到一株能以果胶为唯一碳源的果胶降解菌(菌株1),然后利用紫外线照射菌株1,通过紫外光照射时间和诱变菌致死率效应曲线确定了最佳照射时间为50s,菌株1诱变后获得三株正突变菌株(菌株M2、M3、M4)。然后,对这些菌株的生物学特性进行了研究,结果显示,菌株M2培养1.5h后进入对数生长期,11h到达菌体的最大生长量,OD600达到了0.581,产果胶酶时间提前;出发菌株1对果胶溶液中果胶的降解率为30.4%,而菌株M2的降解率最高,比出发菌株1的降解率增加了47.7%,达到了78.1%,其多聚半乳糖醛酸酶活性可达到237.6U/ml,比出发菌株1的117.8U/ml提高了1倍多,说明菌株M2是一株降解果胶的优良诱变菌株。 菌株M2生长及其降解果胶的生物学特性研究结果表明:该菌株生长最佳培养条件为:pH=10.0,温度32℃,震荡速率200r/min,接种量5%,在高pH10下能高效降解果胶。另外,当在培养基中加入0.2g/L葡萄糖时,可提高菌株M2降解果胶的效率达到82.1%。 构树树皮微生物脱胶的试验还表明,加入1%碳酸钠的菌株M2液体发酵48h后,大部分树皮得到软化,黑皮基本上可自行脱落,树皮成浆得率较高,达到67.16%。因此,该菌株M2是一株很有希望用于制纸业中生物制浆的优良菌种。


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