稻草纤维素酶高产菌株的选育及其产酶条件的优化
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摘要
目前利用纤维素类物质生产酒精的原理和技术路线已基本清楚,但由于纤维素酶的成本较高、生产过程中酶用量较大,导致纤维素酒精的价格偏高,这是目前纤维素燃料酒精应用受限的主要原因之一。因此,纤维素酶高产菌株的选育及相关研究成为国内外学者的研究热点。
本研究从国内外引进搜集纤维素分解能力较强的微生物菌株,筛选进而选育稻草纤维素酶高产菌株,并对其产酶条件及混菌发酵进行了研究,主要结果如下:
1、纤维素酶高产菌株的筛选:综合各项纤维素酶活指标,从引进搜集的58株纤维素分解菌中筛选出优异菌株10株,其纤维素酶活力比参照菌株提高20%~87%。
2、混菌发酵研究:通过双菌混菌发酵,发现两种霉菌按合适的条件进行混合发酵,其产酶效果显著优于单菌发酵,其中A1与FA1组合比单菌酶活提高了67.13%。另外,三菌株混菌发酵的效果明显不如单菌发酵,这可能是菌株之间的竞争抑制所导致的结果,也可能是三个菌株的选择不够合理导致其不能互助协作。这说明混菌发酵的菌株选择要有区别、有特性才比较容易相互协作构建合理的混菌发酵体系,进而得到理想的效果。
3、纤维素酶高产菌株的选育:通过γ射线、紫外线、微波辐射以及DES诱变选育出一株FPA酶活显著提高,且遗传稳定性较好的菌株MD_5,其FPA酶活比出发菌株提高100.85%。
4、产酶条件的优化:通过单因素和正交试验,优化得到较为理想的MD_5菌株固态发酵产纤维素酶的发酵工艺,优化后的工艺FPA酶活比优化前提高19.5%。该菌株分别以水稻良种“汕优63”和谷秆两用稻“东南201”的秸秆为原料进行发酵,FPA酶活比参照菌株分别提高220.5%和263.7%。
Currently the basic route of operation principle and the production technology of cellulosic- alcohol has clearly. The high cost of cellulase producing process is one of the reasons which is currently limited application of cellulosic- alcohol. So many scholars study of cellulase producing strains in order to improve the yield of cellulase.
In this paper, we collect all kinds of the excellent cellulose decomposition microbes,screening excellent strains from those microbes.Then we Screening high-production mutants of cellulase and optimization fermentation conditions for cellulase production The detail conclusions are following :
1 Screening high-production strains of cellulase: 10 cellulolytic strains were isolated from 58 excellent cellulose decomposition microbes.The FPA activity of 10 fungi are increased 20%～87% compared to Trichoderma viride GIM1.414 .
2 Mixed fermentation : in the experiment of mixed fermentation we got several conclusions.firstly,the cellulase acticity of two strains mixed fermentation at the certain conditions was much higher than monoxenie fermentation. In this research, the cellulase acticity of A1and FA1 mixed fermentation are 67.13% higher than A1 fermentation.Secondly, the cellulase acticity of three strains mixed fermentation was lower than monoxenie fermentation.
3 Screening high-production mutants of cellulase : we choosed foure excellent strains which were treated with Co60、UV、microwave and DES to isolated efective mutant strains.Then we got a mutant strain named MD_5 .FPAse activity of MD_5 was incresed 100.85% compared to initial srain.
4 optimizing the fermentation conditions for cellulase production : on the basis of optimizing of nutrition and circumstance condition for fermentation ,a set of preferable solid fermentation process was established .Compare to the former process,after optimization the FPAse activity is incresed by 19.5%.With the rice straw of“shanyou 63”and”dongnan 201”for raw materials fermentation by MD_5, compared to GIM1.414 the activity of FPAse improved 220.5% and 263.7%.
本研究从国内外引进搜集纤维素分解能力较强的微生物菌株,筛选进而选育稻草纤维素酶高产菌株,并对其产酶条件及混菌发酵进行了研究,主要结果如下:
1、纤维素酶高产菌株的筛选:综合各项纤维素酶活指标,从引进搜集的58株纤维素分解菌中筛选出优异菌株10株,其纤维素酶活力比参照菌株提高20%~87%。
2、混菌发酵研究:通过双菌混菌发酵,发现两种霉菌按合适的条件进行混合发酵,其产酶效果显著优于单菌发酵,其中A1与FA1组合比单菌酶活提高了67.13%。另外,三菌株混菌发酵的效果明显不如单菌发酵,这可能是菌株之间的竞争抑制所导致的结果,也可能是三个菌株的选择不够合理导致其不能互助协作。这说明混菌发酵的菌株选择要有区别、有特性才比较容易相互协作构建合理的混菌发酵体系,进而得到理想的效果。
3、纤维素酶高产菌株的选育:通过γ射线、紫外线、微波辐射以及DES诱变选育出一株FPA酶活显著提高,且遗传稳定性较好的菌株MD_5,其FPA酶活比出发菌株提高100.85%。
4、产酶条件的优化:通过单因素和正交试验,优化得到较为理想的MD_5菌株固态发酵产纤维素酶的发酵工艺,优化后的工艺FPA酶活比优化前提高19.5%。该菌株分别以水稻良种“汕优63”和谷秆两用稻“东南201”的秸秆为原料进行发酵,FPA酶活比参照菌株分别提高220.5%和263.7%。
Currently the basic route of operation principle and the production technology of cellulosic- alcohol has clearly. The high cost of cellulase producing process is one of the reasons which is currently limited application of cellulosic- alcohol. So many scholars study of cellulase producing strains in order to improve the yield of cellulase.
In this paper, we collect all kinds of the excellent cellulose decomposition microbes,screening excellent strains from those microbes.Then we Screening high-production mutants of cellulase and optimization fermentation conditions for cellulase production The detail conclusions are following :
1 Screening high-production strains of cellulase: 10 cellulolytic strains were isolated from 58 excellent cellulose decomposition microbes.The FPA activity of 10 fungi are increased 20%～87% compared to Trichoderma viride GIM1.414 .
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引文
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