竹材木质素降解菌营养调控及产酶影响因子研究

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竹纤维是一种前景广阔的新型绿色环保纤维,其具有其它纤维无法比拟的优点,如抗菌性、耐磨性、吸湿性、透气性。我国竹资源丰富,如果能在纺织领域开发利用竹材资源,将产生巨大的经济和社会效益。本文以自行筛选的竹材木质素选择性降解菌株N1023为研究对象,从影响木质素降解酶活的培养基、培养条件、生物脱胶等多个方面分别进行了系统的研究和分析,结果如下:1)营养调控的研究。通过比较N1023菌株在5种基础培养基中三种主要木质素降解酶酶活,综合酶活大小以及产酶时间,确定最佳初始液体产酶培养基,即葡萄糖20g,氯化铵5g, MgSO4·7H2O3g, VB10.02g,竹浸液200mL。在初始产酶培养基的基础上进行产酶培养基优化,以发酵液中酶活性为衡量指标,正交试验结果得出最佳培养基组成为(1L):葡萄糖18g,麸皮2g,氯化铵3g,麦芽浸粉4g, MgSO4·7H2O 3g,吐温-80 0.5g,藜芦醇0.001g,CaCl2·2H2O 0.1g, MnSO4 0.0375g, VB1 0.02g,竹条浸出液200mL。结果表明,优化产酶液体发酵培养基中Mnp活性是基础培养基的6.09倍,Lip活性是基础培养基的6.31倍,Lac活性是其5.96倍。2)产酶影响因子的研究。Ca2+、Mg2+、Cu2+、Fe3+、Mn2+和Zn2+等六种金属离子的研究结果表明,Mn2+对Mnp的影响最大,Ca2+、Mg2+和Fe3+有利于Lip的表达,Ca2+和Cu2+有助于Lac的产生。其中,Mn2+的存在抑制了Lip和Lac的酶活。吐温-20,吐温-80,去氧胆酸钠及Triton X-100等四种表面活性剂均有利于酶活分泌,吐温-80的影响最大;黎芦醇、烟酸、对二苯酚、α-萘乙酸和l‰Kraft Lignin等诱导剂均可诱导酶活产生,其中黎芦醇的影响最大。对培养基条件的优化结果表明,最佳培养条件为:初始pH 5.5,装液量75 ml,接种量为10%,菌龄5d,培养温度32℃,转速140rpm。培养条件优化后,Mnp是优化前的1.75倍,是基础产酶培养基的10.66倍;Lip是优化前的1.53倍,是基础产酶培养基的9.62倍;Lac优化后的酶活达352U/L,是优化前的1.77倍,是基础产酶培养基的7.04倍。3)粗竹纤维微生物脱胶初步研究。经过30d摇瓶降解试验,菌株N1023在最佳培养基条件下对毛竹粗纤维的木质素降解率为48.96%,综纤维素降解率为26.03%,选择性系数为1.88;分别对未处理的竹纤维样品,以及以不同培养基为营养液处理的竹纤维进行红外光谱分析,从与木质素和半纤维素相关谱峰强度变化可以看出,以最优培养基为营养液时,N1023选择性降解能力最强。
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