杏鲍菇菌渣纤维素降解菌的筛

发布时间：2020-07-07 13:29

【摘要】：为了利用纤维素降解菌提高食用菌菌渣发酵效果,促进菌渣循环利用,本文从菌渣中采集样品进行微生物分离培养,并通过测定纤维素酶活性,开展了菌渣纤维素高效降解菌的筛选、复合菌系构建及应用研究,并得到以下主要结果:(1)从菌渣中采集样品分离培养,通过刚果红透明圈实验、滤纸条降解试验和纤维素酶活力测定,筛选得到4株纤维素降解能力强的细菌(FB7、CB1、BC11、BC12),经16S r DNA序列鉴定,FB7、CB1为芽孢杆菌属的2个种、BC12属于丛毛单胞菌属(Comamonas sp.)、BC11为白色链霉菌(Streptomyces albus),其中FB7液体培养4 d时,FPA、CMCase、C1、β-Gase的酶活性与其他菌株相比最高,分别为22.81 U·g-1、314.5 U·g-1、2.7 U·g-1、188.09 U·g-1,为筛选到的最优菌株。(2)FB7与BC11、BC12、CB1随机组合,构建11种复合菌剂,经滤纸条降解试验和纤维素酶活性测定,复合菌(CB1+BC11+FB7)在第6 d时将滤纸降解成糊状,FPA酶在第3-4 d达到最大值31.98 U·g-1,培养第5 d CMCase、C1、β-Gase酶的活性为133.61 U·g-1、2.31 U·g-1、217.21U·g1。(3)菌渣堆肥中加入复合菌(处理B,CB1+BC11+FB7)和有机发酵菌曲(处理A)堆体的温度上升较快。发酵过程中,加入菌剂的处理A、B的堆体温度高于对照。FPA酶活性在整个发酵过程中均高于CK,说明接种复合菌剂能使堆肥中纤维素酶活性显著提高。对双孢蘑菇产量统计,处理A、B总产量与对照相比略有提高,但差异不显著。(4)利用高通量方法对发酵过程中细菌多样性进行分析发现加入微生物菌剂后可以增加菌渣发酵过程中物种丰富度,改变群落结构组成。处理A、B的香浓指数(Shannon index)大于对照,表明物种多样性增加。Proteobacteria(变形菌门)、Bacteroidetes(拟杆菌门)、Acidobacteria(酸杆菌门)、Verrucomicrobia(疣微菌门)、Planctomycetes(浮霉菌门)以及Actinobacteria(放线菌门)是3个处理发酵过程中的主要细菌门类,但各类微生物在3个处理中所占比例完全不同。其中,处理A的优势菌是Candidatus_Nitrososphaera、Bacillus sp.,处理B和对照的优势菌分别为Pedobacter、Acinetobacter和Comamonas、Candidatus_Xiphinematobacter。
【学位授予单位】：中国农业科学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S182
【图文】：

纤维素结构

纤维素结构致密、排列有序以及有半纤维素和木质素形成的保护层造成纤维素不容易降解，抗分解能力强 (高培基，2003)。图1.1 纤维素结构Fig.1.1 Structure of cellulose微生物主要依靠自身产生的纤维素酶来对纤维素进行降解。纤维素酶是一类多组分酶系，主要由外切葡聚糖酶、内切葡聚糖酶和β -葡萄糖苷酶。纤维素的分解需要这三种酶的协同作用，才能达到更好的分解效果。外切葡聚糖酶(exo-β -1,4-D-glucanase，C1酶)。它催化纤维素线状分子末端糖苷键水解，将二糖分子切下，可以作用于结晶度高的纤维素如微晶纤维素、脱脂棉等，经C1酶作用后生成纤维糊精和纤维二糖(Wood,1990)。

水解模型,纤维素酶

β -葡萄糖苷酶(β -1,4 -glucosidase)，也称纤维二糖酶(Cellobiase,CB)，它水解纤维二糖生成葡萄糖(It vaara,1999)。研究发现，纤维素酶催化纤维素水解的特征之一是纤维素酶系中各种酶之间的协同作用(图1.2)，普遍被认可的是协同理论。协同理论是指利用C1酶、CMCase和β -1,4 -glucosidase共同作用将纤维素降解成葡萄糖分子。首先CMCase结合在纤维素的非结晶区，切割纤维素链使纤维素链末端暴露出来，C1酶在非还原性末端发挥作用，水解生成纤维二糖，最后由β -葡萄糖苷酶将纤维二糖水解生成葡萄糖(张传富，2007)。图1.2 纤维素酶协同水解模型Fig.1.2 Models of cellulose synergism1.2.2 微生物降解纤维素的研究目前对纤维素的处理方法主要有物理、化学处理法和生物降解法 (文少白, 2010)，而物理化学方法是通过酸处理、碱处理以及蒸汽加热等方法来处理，存在反应条件剧烈、设备昂贵、成本高等问题 (陈洪章，2005)。而利用添加纤维素高效降解菌的方法因经济和有效(钱林, 2010;Adsul, 2007; Baldrian

菌渣,食用菌,纤维素降解,外酶

图1.3 Illumina 测序方法Fig.1.3 Method of illumina1.6 研究的目的与意义随着食用菌产业的迅猛发展，菌渣的数量在不断的增加，菌渣有较高的营养价值和独特生物学特性，因此菌渣的开发利用已成为国内外研究者研究的热点。但对食用菌菌渣合理有利用方面还存在着较大的问题。一方面对菌渣的认识和利用比较浅显，只停留在初级阶段，能形成系统的研究，限制了对食用菌菌渣的有效利用。另一方面，由于菌渣成分比较复杂，纤维的含量高，难以降解，造成菌渣利用困难。当前，关于纤维素降解研究很多，但对食用菌渣纤维素降解的研究比较少。本研究以杏鲍菇堆制发酵的菌渣为材料，利用稀释平板法、羧甲基纤维素钠水解圈法、外酶活测定法等常规方法，分离、筛选高效降解菌渣纤维素的细菌菌株，利用获得的菌株构复合菌系，并将复合菌系用于双孢蘑菇培养料前期发酵过程。目的在于获得一种适合以菌渣主要原料堆制发酵的复合菌剂，为实现发酵温度快速升温，营养迅速转化利用奠定基础。

【参考文献】