黑曲霉HQYX产酶特性及其用作棉花秸秆发酵饲料添加剂的效果研究

发布时间：2020-07-20 20:53

【摘要】：新疆是棉花主产区,棉秸秆生物质较丰富的地区,棉秸秆具有反刍动物所需的基本营养成分。然而,较高的木质纤维素含量一直都是棉秸秆饲料化的重要限制因素。目前,利用真菌发酵棉秸秆降解木质纤维素多应用于有机基质。因此,本研究通过选育饲料中可添加的纤维素降解菌黑曲霉,对其摇瓶和固态发酵工艺进行优化,并对黑曲霉在棉秸秆固态发酵中的作用机理进行初步探索,为利用真菌发酵棉秸秆饲料奠定良好的应用理论基础。主要研究结果如下:1.利用刚果红羧甲基纤维素钠培养基对6株黑曲霉进行初筛,滤纸条崩解试验和酶活力的测定进行复筛。结果表明黑曲霉HQYX产生透明圈最大,滤纸条降解效果最好,酶活相对最高。2.优化产酶液体发酵条件。通过单因素试验研究了不同碳源、氮源、接种量等对黑曲霉HQYX在液体发酵中产纤维素酶的影响,利用双指标中心组合设计分析最优发酵条件,最佳条件为:可溶性淀粉质量浓度1.20 g/100mL,蛋白胨质量浓度0.25 g/100mL,磷酸氢二钾含量0.10 g/100mL,培养时间168 h,转速170 r/min和接种量8%,其内切葡聚糖酶活(CMCase酶活)达到435.45 U.mL~(-1),滤纸酶活(FPase酶活)达到183.66 U.mL~(-1)。将最佳条件下的菌液接入以棉秸秆为唯一碳源的固体培养基中,发酵30 d后,棉秸秆纤维素从40.5%降至30.6%,半纤维素11.9%降到7.7%,纤维素最高降解率为24.44%,半纤维素最高降解率为35.54%。3.分析在最佳固体发酵条件下不同发酵时期木质纤维素降解酶系及木质纤维素含量的变化,初步探讨黑曲霉HQYX对棉秸秆发酵的作用机制。以粗纤维含量为指标,以棉秸秆与玉米粉质量比、含水量和发酵时间为因素,通过Box-behnken组合设计优化,确定最佳固体发酵条件为:棉秸秆与玉米粉的质量比为5:1,含水量65%,接种量8%。此条件下对其黑曲霉的木质纤维素降解酶系进行测定,其中产生了较高的木聚糖酶(Xylase)(2803.33 U.mL~(-1))、CMCase(282.01U.mL~(-1))、FPase(462.63 U.mL~(-1))和漆酶(Lac)(81.94 U.mL~(-1)),较低的锰过氧化物酶(Mnp)(16.84 U.mL~(-1))和木质素氧化酶(Lip)(约0.50~1.00 U.mL~(-1)),对棉秸秆木质纤维素成分进行测定,其纤维素从40.10%降至28.50%,11.76%降至7.90%,木质素从15.59%降至11.58%;纤维素降解率在第60 d到达最高为28.50%;半纤维素降解率在第40 d到达最高为32.89%;木质素降解率在第60 d到达最高为25.68%。4.棉秸秆经复合菌系分段发酵,通过感官评分进行评定,大部分试验组属于优等饲料;对照组pH值最高为6.8,显著高于其他试验组,试验组13(黑曲霉+干酪乳杆菌+地衣芽孢杆菌)pH最低为3.68。试验组13干物质含量最高为27.01%,粗蛋白含量最高为26.0%,棉酚含量降到最低为16.4 mg.kg~(-1)。
【学位授予单位】：新疆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S816.7
【图文】：

结构图,木质纤维素,结构图,纤维素

壁中含有木质素、纤维素及半纤维素，其三种成分使纤维素难以接触酶类物质，从而限制了纤维素的内部物质难以利用[10-11]。除此之外，棉秸秆表面其了限制，因此想要更好降解棉秸秆，必须充分了解萄糖单体形成，纤维素分子内由氢键相连接，使。纤维素与木质素缠绕连接，覆盖在纤维素表面上牢固的结构。三者严密结合，多种键共存，形成了素本身就是带有苯环结构的坚硬物质。木质素再结构，增加抗压能力和抗酶解能力[16-18]。目前，一就是棉秸秆不同于其他秸秆有着较高含量的木质

等高线图,淀粉质,交互作用,响应面

接种量的交互作用对综合酶活力影响显著。利用 Design-Expert 软件，对方程式进行分析和优化，淀粉质量浓度、蛋白胨质量浓度，转速和接种量的最优实验点编码值为 X1，X2，X5，X7（0.42，-1.00，0.99，0.38），即淀粉质量浓度为 1.21g/100mL，蛋白胨质量浓度 0.25 g/100mL，转速 169.8 r/min，接种量 7.76%。此方程综合评分的最大预测值为 100.004。但是考虑实际限制，修正为淀粉质量浓度 1.20 g/100mL，蛋白胨质量浓度 0.25 g/mL，转速 170 r/min，接种量 8%。

秸秆,玉米粉,交互作用,质量比

图 4-2 棉秸秆与玉米粉质量比和含水量交互作用图Fig4-2 Carbon-nitrogen ratio and water content interaction diagram图 4-3 接种量和含水量交互作用图Fig4-3 Inoculation amount and water content interaction diagram4.3.3 棉秆成分测定未处理的棉秸秆中木质素，纤维素和半纤维素的原始含量分别为 15.59％，

【参考文献】