产纤维素酶菌株的选育分析及发酵工艺优化

对实验室6株产纤维素酶菌株进行酶活特性研究.首先通过观察纤维素平板的酶溶解透明圈大小进行初步分析,比较6株菌种子发酵液中纤维素酶含量.再根据不同种纤维素酶作用的底物化学键的不同,分别测定菌株的滤纸酶活(FPA)、纤维素内切葡聚糖酶(CMCase)活、纤维素外切葡聚糖酶(CBH)活和β-葡萄糖苷酶酶活,发现菌株中黑曲霉的各产酶指标均高于其它菌株.根据Box-Behnken原理对黑曲霉发酵工艺进行优化设计,得到最适碳源稻草粉含量9.47 g.L-1、麸皮含量49.33 g.L-1,氮源中(NH4)2SO4含量为2.0 g.L-1,发酵后黑曲霉产生的滤纸酶活力达到76.72 U.mL-1,比优化前酶活力提高88.69%.     

不同配方培养料生产双孢蘑菇过程中主要木质纤维素降解酶及物料组分的变化

为探讨双孢蘑菇生产过程木质纤维素的利用情况,以麦草秸秆、玉米秸秆和杂草秸秆为主料的3种不同配方的培养料为研究材料,分别测定各配方培养料不同时期主要胞外木质纤维素降解酶活性和木质纤维素组分(纤维素、半纤维素和木质素)的相对含量,并统计各配方产量.结果显示,麦草配方(FWS)的纤维素酶总活性和木聚糖酶活性不断升高,出菇期达到稳定;玉米秸秆配方和杂草配方堆肥期的纤维素酶总活性保持在1 U/g左右,发菌期大幅升高,出菇期先稳定后下降,木聚糖酶活性始终保持在7.97-23.85 U/g之间;3个配方的漆酶活性在堆肥期未检测到,发菌期升至最高,出菇期快速降低.3个配方堆肥期纤维素和半纤维素的相对含量明显下降,木质素相对含量则几乎不变.发菌及出菇期木质素与半纤维素的相对含量较纤维素的下降明显.3个配方双孢蘑菇的产量关系为麦草配方(30.00 kg/m~2)玉米秸秆配方(17.21 kg/m~2)杂草配方(16.67 kg/m~2).本研究表明堆肥期主要为堆肥微生物及物理化学作用降解纤维素和半纤维素,发菌期则主要是双孢蘑菇菌丝利用木质素;从播种至三潮菇清床,双孢蘑菇菌丝主要利用木质素和半纤维素;本研究中麦草配方是栽培双孢蘑菇的最佳培养料,而玉米秸秆配方和杂草配方有待进一步优化.     

青霉木质纤维素降解酶系研究进展

越来越多的研究表明青霉属(Penicillium)真菌中的一些种类不仅能分泌组成齐全、酶活较高的木质纤维素降解酶系,而且具有易培养和生长快的优势.本文就国内外对青霉菌木质纤维素降解酶系研究的最新动态进行了综述,包括菌株的选育、纤维素酶系的特性与合成调控,以及基因分析与克隆.同时介绍了斜卧青霉纤维素酶系的生产与发酵工艺,以及酶解过程分析等相关研究进展.表4参48     

尖孢镰刀菌致病相关因子及其分子生物学研究进展

由致病性尖孢镰刀菌(Fusarium oxysporum)侵染引起的植物枯萎病是一种世界性的土传真菌病害,对农业生产造成了巨大经济损失.研究表明,尖孢镰刀菌的致病与多种致病因子相关,包括信号传导系统(环腺苷酸单磷酸-蛋白激酶A和促分裂素原活化蛋白激酶信号途径)、细胞壁降解酶(木聚糖酶、果胶酶、果胶裂解酶、细胞毒素、纤维素酶、半纤维素酶和木质素降解酶等)、克服植物防御响应系统(降解抗真菌化合物和破坏植物细胞壁的化学修饰)以及其它(细胞毒素和过氧化物酶)等.此外对今后的研究工作提出展望.参26     

蚁巢伞对木质纤维素的降解作用

白蚁-细菌-真菌共生系统对自然界生物质降解具有重要作用,研究蚁巢伞(Termitomyces)对木质纤维素的降解能力有助于揭示其共生关系,为蚁巢伞应用于生物质能源开发提供理论依据.利用黑翅土白蚁(Odontotermes formosanus)菌圃(OFC)及其固体培养蚁巢伞(TA)、液体培养蚁巢伞(TL)分别对未经预处理和经密褐褶孔菌(Gloeophyllum trabeum)预处理材料进行降解试验,探究蚁巢伞的木质纤维素降解能力.结果显示,未经预处理时,处理90 d后,OFC对纤维素、半纤维素和木质素的降解率分别为15.22%、29.34%和6.01%;处理120 d后,TA对纤维素、半纤维素和木质素的降解率分别为20.98%、31.89%和11.68%,TL对纤维素、半纤维素和木质素的降解率分别为14.39%、24.62%和5.05%.经过预处理时,处理120d后,OFC对纤维素、半纤维素和木质素的降解率分别为37.09%、42.20%和24.95%,TA对纤维素、半纤维素和木质素的降解率分别为34.77%、38.29%和29.74%,TL对纤维素、半纤维素和木质素的降解率分别为30.57%、30.47%和24.36%. 3种状态蚁巢伞对经预处理材料木质纤维素降解率均高于未经预处理材料.本研究表明,蚁巢伞对木质纤维素具有一定的降解能力,尤其是蚁巢伞对木质素的降解说明其可以打破木质素屏障,证实了利用蚁巢伞的木质纤维素降解能力来实现生物质能源化的潜力,结果可为蚁巢伞的人工栽培提供数据和参考.(图4表2参39)     

木质素降解真菌的筛选及产酶特性

通过定性、定量系列实验从土壤中筛选到5株有木质素降解能力的低等真菌，经鉴定属于青霉属、镰刀霉属、曲霉属和木霉属，其中青霉属和镰刀霉属是土壤中木质素转化的主要作用者．降解能力最强的简青霉Penicillium simflitcissimum H5培养13d可降解Kraft木质素40．26％，产酶研究发现，该菌分泌胞外木质素过氧化物酶和漆酶，其中前者主要在培养前期产生，后者在整个培养过程中均有较好的活性．图4表1参14.     

利用杂草培养料栽培双孢蘑菇的可行性

充分利用当地杂草资源生产双孢蘑菇对于降低生产成本和环境保护具有重要意义.在密云库区杂草多样性调查和配方工艺调整的基础上,对3个批次库区杂草的双孢蘑菇(Agaricus bisporus)生产进行全程监测,包括堆肥期和出菇期的培养料理化性质、物质变化、相关降解酶活性和培养料发酵过程中细菌菌群变化,统计产量等.结果显示,库区杂草种类繁多,株高茎粗,茎杆坚硬紧实,打捆后的杂草饱和吸水量为76.78%.堆肥期培养料的含水量、含碳量和碳氮比逐渐下降,出菇期变化不大;培养料的含氮量在培养料一次发酵结束(PI)均有下降的现象,二次发酵结束(PII)含氮量升高.培养料二次发酵过程中纤维素和半纤维素的利用率均介于40%-60%之间;木质素利用率介于20%-30%.在双孢蘑菇菌丝生长和出菇过程中木质素的利用率为16%-21%.培养料纤维素和半纤维素的含量变化与相关降解酶变化情况相一致.堆肥期样品Illumina测序得到432 595条有效序列,序列平均长度为441 bp;分类分析表明,堆肥时期优势菌群为拟杆菌门(Bacteroidetes)的普氏菌属(Prevotella),厚壁菌门(Firmicutes)的芽孢杆菌属(Bacillus),栖热菌门(Deinococcus-Thermus)的Thermus属、Truepera属、Caldicoprobacter属(一种木聚糖降解菌),放线菌门(Actinobacteria)的热多孢菌属(Thermopolyspora),变形菌门(Proteobacteria)的假黄单胞菌属(Pseudoxanthomonas). 3个批次产量在17.1-19.7 kg/m2范围.本研究表明库区杂草取代麦草进行双孢蘑菇工厂化生产是可行的,结果可为其合理利用和工艺改进提供理论依据.     

污泥减量菌剂及其水解污泥条件优化

为获取高效降解污泥胞外聚合物的优势菌种以用于最大程度使污泥减量化,从合肥望塘污水厂活性污泥中筛选3株具有高效代谢淀粉酶和蛋白酶的菌株SL~(-1)0、SL~(-1)1和SL~(-1)6.通过形态特征、16S rRNA gene序列分析和系统发育分析,菌株SL~(-1)0、SL~(-1)1和SL~(-1)6分别鉴定为枯草芽孢杆菌属(Bacillus subtilis)、解淀粉芽孢杆菌属(Bacillus amyloliquefaciens)、巨大芽孢杆菌属(Bacillus megaterium).以污泥SCOD为指标,通过正交实验确定污泥减量菌剂各菌株最佳配比为SL~(-1)0∶SL~(-1)1∶SL~(-1)6=3∶2∶1,菌剂培养条件优化实验确定最佳培养时间为32 h,最佳培养温度为35℃,发酵培养基最适初始p H值为6.0,发酵最适装液量为80 m L/250 m L.优化污泥减量菌剂培养条件后用于处理污泥,确定处理时间为150 min,此时SCOD为841.19 mg·L~(-1),VSS为2316.54 mg·L~(-1),VSS溶解率为24.51%.     

提高猪粪和城市垃圾堆肥质量的菌种选择

室内发酵菌剂筛选试验的结果表明 :细黄链霉菌 (Streptomycesmicroflavus)、彩色云芝 (Polystictusversicol or)和假单胞杆菌属 (Pseudomonassp .) 3种菌剂对促进猪粪、城市垃圾腐熟最有利。在有机肥发酵过程中 ,除臭作用最明显的分别是绿色木霉 (Trichodermaviride)、青霉属真菌 (Penicilliumsp .- 1)和细黄链霉菌 (Streptomycesmicroflavus)菌剂。     

3种菌剂对水稻秸秆降解性能的影响

为寻求秸秆的高效快速处理途径,采用EM、VT1000、强兴3种菌剂作用于秸秆与果皮蔬菜混合垃圾按不同配比混合的物料,无需发酵,通过分析不同菌剂处理后秸秆混合物料的理化性质、降解性能和微生物种群结构变化,探讨不同菌剂对秸秆降解性能的影响。结果表明,3种菌剂均对物料的全碳、全氮、C/N具有降低作用,可提高速效磷和速效钾的含量,加快半纤维素的降解。EM对全碳、速效磷和C/N的作用效果较好,VT1000对全氮、速效钾和半纤维素的作用效果较好,且各菌剂于物料配比3?2时处理效果最佳,EM菌剂处理后物料全碳质量分数和C/N比值分别为8.19%和14.44,速效磷上升幅度为51.49%;VT1000菌剂处理后物料全氮下降幅度为55.24%,速效钾上升幅度为83.60%,半纤维素降解率为60.09%。采用高通量测序技术分析微生物群落结构对物料性能的影响,结果表明,不同菌剂处理后物料的优势细菌菌群为Proteobacteria(变形菌门)、Actinobacteria(放线菌门)、Bacteroidetes(拟杆菌门)、Acidobacteria(酸杆菌门)和Chlorobacteria(绿弯菌门),优势真菌菌群为Ascomycota(子囊菌门)、Zygomycota(接合菌门)、Basidiomycota(担子菌门)和Unclassified-k-Fungi(未经分类的真菌)。研究发现,优势菌群的相对丰度是影响秸秆性质变化的主要原因,EM菌剂处理的物料,优势菌群Unclassified-k-Fungi的相对丰度明显高于其他菌剂的处理,这直接影响物料的C/N变化;而VT1000菌剂处理的物料,优势菌群Acidobacteria相对丰度明显高于其他菌剂,其与物料中全氮和速效钾存在一定的相关性。该研究可为探索菌剂复配或研发新型菌剂用于秸秆的微生物降解奠定理论基础。