不同基因型的水稻秸秆和菌株生产高活性纤维素酶的研究

发布时间：2020-05-28 16:06

【摘要】：纤维素乙醇是当前燃料乙醇的主要发展方向。纤维素是水稻秸秆的主要成分,我国水稻秸秆资源丰富,利用水稻秸秆生产燃料乙醇,对解决未来我国能源问题并实现节粮代粮具有广阔的应用前景。不同基因型的水稻秸秆在结构和化学组成上具有差异性,进而影响其纤维素乙醇转化率的高低。为此,本研究比较了49种菌株和443份不同基因型水稻秸秆产纤维素酶的活性高低,并对菌株的产酶条件和水稻秸秆同步糖化发酵产乙醇的工艺进行了优化。主要结果如下:(1)采用刚果红染色和酶活性测定,从49种菌株中筛选出两株产高活性纤维素酶的菌株A 19和A 27。其中,菌株A 19所产纤维素酶的酶系比例协调,且活性较高,其滤纸酶活为5.214 IU/g,CMC酶活为11.007 IU/g,棉花酶活为0.834 IU/g,分别是对照菌株A49的2.02倍、1.31倍和2.70倍;菌株A27所产纤维素酶系中的β-葡萄糖苷酶活力为8.99 IU/g,是对照菌株A49的2.15倍。(2)利用筛选出的纤维素酶高产菌株A 19,以443种不同基因型水稻的秸秆为底物进行固态发酵产纤维素酶,筛选出产纤维素酶活性最高的优质水稻“2B948”的秸秆,其滤纸酶活为8.235 IU/g,是推广品种蜀恢527(对照)的2.06倍。(3)采用单因素试验和响应面法,对菌株A 19和A27产纤维素酶的固态发酵条件进行优化,结果表明,以水稻“2B948”的秸秆为底物,菌株A 19产酶的最适条件为:培养基中稻草粉和麸皮的比例为5:0,氮源为硝酸铵,含氮量为0.6%,料水比为1:2,培养温度为28℃,培养时间为4.3天,培养基起始pH为6.24,接种量为4%,此条件下的滤纸酶活为9.282 IU/g。菌株A27产酶的最适条件为:培养基中稻草粉和麸皮的比例为5:0,氮源为蛋白胨,含氮量为0.9%,料水比为1:2,培养温度为36.4℃,培养时间为6天,培养基起始pH为3.16,接种量为10%,此条件下的β-葡萄糖苷酶为63.950 IU/g。(4)单因素和正交试验结果表明,水稻“2B948”的秸秆在菌株A 19和A27的粗酶液及酵母菌的共同作用下,同步糖化发酵生产乙醇的最适发酵工艺为:水稻秸秆粉用5%NaOH溶液预处理,发酵液起始pH值为5.0,培养时间为3天,培养温度为35℃,β-葡萄糖苷酶/FPA的比值为1.5,酵母接种量为15%。在此条件下,生成乙醇的浓度为3.8 mg/mL,水稻秸秆的乙醇转化率为27.1%。
【图文】：

２．１高活性纤维素酶菌株的初筛逡逑我们首先通过刚果红染色法对４９种产纤维素酶的真菌进行初筛，染色效果逡逑见图２－１，，初筛结果见表２－３。逡逑Ａ透明圈直径大于菌落直径邋Ｂ透明圈直径等于菌落直径逡逑■Ｈ邋＼逡逑Ｗｗ逡逑Ｃ透明圈直径小于菌落直径邋Ｄ脱色后无透明圈产生逡逑图２－１刚果红染色效果逡逑Ｆｉｇ．邋２－１邋Ｔｈｅ邋ｅｆｆｅｃｔ邋ｏｆ邋Ｃｏｎｇｏ邋ｒｅｄ邋ｓｔａｉｎｅｄ逡逑２８逡逑

２．１高活性纤维素酶菌株的初筛逡逑我们首先通过刚果红染色法对４９种产纤维素酶的真菌进行初筛，染色效果逡逑见图２－１，初筛结果见表２－３。逡逑Ａ透明圈直径大于菌落直径邋Ｂ透明圈直径等于菌落直径逡逑■Ｈ邋＼逡逑Ｗｗ逡逑Ｃ透明圈直径小于菌落直径邋Ｄ脱色后无透明圈产生逡逑图２－１刚果红染色效果逡逑Ｆｉｇ．邋２－１邋Ｔｈｅ邋ｅｆｆｅｃｔ邋ｏｆ邋Ｃｏｎｇｏ邋ｒｅｄ邋ｓｔａｉｎｅｄ逡逑２８逡逑
【学位授予单位】：福建农林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：S216;Q936

【参考文献】

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本文编号：2685490