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作者：

吴静

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摘要：

自然中的纤维素资源极为丰富,随着人类需求与社会发展需要,若能对天然资源开发利用,不但可以缓解资源短缺的问题,对环境的保护也可起到积极作用.因此,对于纤维素酶的开发利用一直是个研究热点.纤维素酶是用于降解纤维素唯一有效的催化酶.在果汁加工,饲料制作(饲料中添加酶制剂),织布以及牛仔加工染色,造纸业(例如废纸的脱墨和回收)中都起到重要作用,还可将生物质转化为生物能(例如生物乙醇).通过微生物的发酵产生纤维素酶已经成为工业生产纤维素酶的重要方法之一.新纤维素酶生产技术的开发,例如:筛选具有新特征的纤维素酶或产酶微生物对于纤维素酶的开发和工业应用非常重要.因此,本研究就此从腐质果屑中筛选出一株具有高效降解纤维素能力的霉菌:青霉属(Penicillium)W-B23;运用形态学及分子生物学等方法鉴定该青霉;并通过优化培养基及培养条件进而提高所产纤维素酶酶活;最后通过分离纯化得到较高纯度的酶组分.本研究为纤维素酶的研究提供了一株新菌种,对于工业上产酶的方法,技术具有很高的指导意义,同时也为提高纯化纤维素酶的纯度有积极的影响.1.本试验通过对松树根部土壤,枯叶堆,腐质果屑中具有纤维素降解能力的霉菌进行分离筛选,最终确定筛选出一株来源于腐质果屑的纤维素酶高产菌株,编号W-B23,经形态学和分子生物学鉴定该菌株为青霉属,在CMC-Na发酵培养基中,滤纸酶活为3.15±0.12 U/mL,CMC酶酶活为2.23±0.07 U/mL.2.为了进一步提高青霉属W-B23液态发酵产酶酶活,优化发酵培养基中的营养因素:碳源,氮源,及发酵条件:摇瓶中种子液的接种量,液体培养基的初始pH值,发酵过程中的温度等因素.在确定CMC-Na和酵母粉为最佳碳源,氮源的基础上,通过单因素试验和响应面试验获得最佳发酵条件:在接种量5%,初始pH值为7.0,发酵温度28℃的条件下,最适宜W-B23生长及产酶.在已经确定的最佳培养条件下,培养6 d,菌株产CMC酶活由2.23±0.07 U/mL提高到3.79±0.11 U/mL,FPA酶活由3.15±0.12 U/mL提高至4.76±0.06U/mL.比优化前酶活分别提高了69%和51%.3.为得到较高纯度的纤维素酶组分,本试验分别采用盐析(硫酸铵沉淀),Sephadex G-50凝胶过滤层析,DEAE-Sepharose FF阴离子交换层析,以及CM-Sepharose FF阳离子交换层析等分离纯化技术,从青霉属菌株W-B23发酵液中分离纯化出纤维素酶,共3个组分,这3种纤维素酶包括:内切葡聚糖酶,外切葡聚糖酶以及β-葡萄糖苷酶,通过测定,内切酶的比活力由1.15 U/mg提高到23.41 U/mg,外切酶的比活力由1.21 U/mg提高到8.07 U/mg,β-葡萄糖苷酶的比活力由1.28 U/mg提高至8.63 U/mg.本研究从自然界中筛选得到了一株新的产纤维素酶霉菌,青霉属Penicillium W-B23.试验所得菌株,相较于市场采购工业产纤维素酶菌株40108(康宁木霉),在同等条件下的滤纸酶活及CMC酶活,分别高出43.07%,73.35%.为纤维素酶的深入研究奠定了基础,对以青霉属霉菌为基础的工程菌的研究具有指导意义,有很好的应用前景.

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学位级别：

硕士