分布广、数量大、种类多、价格低廉的特点。如何充分利用这些资源而又使环境不受污染,是现代农业面临的难题[1]。农作物秸秆主要由纤维素、半纤维素和木质素三大组分组成,由于纤维素特别是木质素难以被分解,影响其利用推广。近几十年来,国内外
科研人员虽然研究了一些物理、
化学的秸秆利用方法,但都存在着利用不充分、
成本高等问题[2]。实践表明,秸秆的生物法利用是最佳途径,此法具有降解率高,安全环保,成本低等优点。
纤维素酶在充分利用农作物秸秆等农副产品废弃物,降解秸秆中的纤维素,开发新能源方面具
有巨大的应用潜力[3],
目前,用于纤维素酶生产的菌株多为木霉、青霉及曲霉等[4],但其产生的酶普遍存在活力较低的问题。筛选高效纤维素分解菌,确定纤维素酶的固态发酵工艺,是利用秸秆纤维素的关键。本试验从多种土样中,选出高活性纤维素分解菌株,并对其进行了初步鉴定。
1
材料与方法
1.1
材料
城郊农村采集不同地点土样,杂草地土样,发
霉的腐芦荟叶,内蒙古科技大学院内腐烂的树皮、树根,屠宰场取牛胃内物,等样品共20份。1.2培养基
1.2.1富集培养基K 2HPO 42g ,(NH 4)2SO 41.4g ,M gSO 4·7H 2O 0.3g ,CaCl 20.3g ,FeSO 4·7H 2O 5mg ,M nSO 41.6mg ,ZnSO 41.7mg,CoCl 22mg ,新华1号滤纸2g ,pH5.5,121℃灭菌30min 。1.2.2分离筛选培养基羧甲基纤维素钠(CM C-Na )15g ,NH 4NO 31g ,酵母膏1g ,MgSO 4·7H 2O
0.5g ,
K 2HPO 41g ,H 2O 1000mL ,琼脂2%,pH 自然,121℃灭菌30min 。
1.2.3液体产酶鉴定培养基羧甲基纤维素钠(CM C-Na )15g ,NH 4NO 31g,M gSO 4·7H 2O 0.05g ,KH 2PO 41g ,H 2O1000mL ,pH 自然,121℃灭菌30min 。1.3菌株的分离、纯化
1.3.1富集培养过程向各样品瓶中注入50mL 无菌水,玻璃珠充分振荡,灭菌纱布过滤,静置,取上清液1mL 接种于250mL 装有增殖培养基50mL 的三角瓶中。摇床210r/min 、28℃培养72h 。之后再将培养液转入无菌的新鲜增殖培养基中,反复培养3次,使菌富集。
1.3.2菌株的分离筛选移取富集培养液0.1mL 于CM C-Na 培养基上作平板涂布,菌体在28℃琼脂平板生长3d 后,每个平板倒入20mL 刚果红溶液(1mg/mL )染色2h 后,加入适量1mol/L 氯化纳溶液洗涤,测量菌体和透明圈直径。
1.3.3CM C 液体摇瓶筛选选取透明圈、菌落直径比值较大菌落及滤纸生长的菌株进行产酶发酵试验。将菌体接种于CMC-Na 产酶鉴定培养基,28℃、170r/min 摇床培养5d 后测定羧甲基纤维素钠酶(CM Case )活力。1.4酶活力测定
1.4.1酶液制备取培养5d 的发酵液10mL ,在
收稿日期:2009-07-21
基金项目:教育部春晖计划(Z2007-1-01020)、内蒙古自治区高等学校科学研究项目(NJzy08233)、包头市科技攻关项目(2008y1002-2)作者简介:季祥(1978-),男,硕士,讲师,从事生物质能、生物制浆研究。蔡禄(19-),男,博士,教授,从事生物质能、生物信息、分子生物学研究。
降解纤维素菌株的筛选和鉴定
季祥,蔡禄
(内蒙古科技大学生物工程与生物技术研究所,内蒙古包头014010)
摘要:从腐木、腐根、腐叶、腐草、土样、牛胃等样品中筛选获得11株降解纤维素的菌株,对其进行羧甲基纤维素钠平板培养基水解圈的测量,以及羧甲基纤维素钠酶活力的测定,获得1株活性相对较高的菌株,定名为CJ-3,并对其进行了分类学鉴定初步确定为单胞菌属,并对其进行了保存。关键词:纤维素酶;菌株筛选;鉴定doi:10.3969/j.issn.1008-1267.2010.01.013中图分类号:Q93-331
文献标志码:A 文章编号:1008-1267(2010)01-0034-02
第24卷第1期2010年1月Vol.24No.1Jan.2010
天津化工Tianjin Chemical Industry
菌株编号CJ-3KD-2NW-1CJ-2NW-2ZC-1CJ-1ZC-2LH KD-1KD-3
透明圈/菌落3.3022.8721.9201.8451.8421.4021.3801.3741.2541.1031.081
菌株编号CJ-3KD-2NW-1CJ-2NW-2ZC-1CJ-1ZC-2LH KD-1KD-3
CM Case 18.12.3719.125.2410.98
21.7516.082.457.5814.125.314℃、4000r/min 条件下离心15min 后,取上清液即
为粗酶液。
1.4.2CMCase 酶活力的测定取0.5mL 适当稀
释酶液,加pH 值4.8的醋酸钠缓冲液,
配制1%羧甲基纤维素钠1.5mL ,于50℃酶解0.5h ,加入2mL 的DNS 显色液于沸水浴5min ,冷却后在540nm 下测吸光值。
2
结果与讨论
2.1
刚果红平板筛选
20株菌株在羧甲基纤维素钠刚果红琼脂平板
上有11株菌株能够生长,表1为纤维素降解菌透明圈反映菌株基本生长情况。
从表1看出CJ-3和KD-2生长情况较好,透明水解圈较大。2.2酶活测定
11株菌株通过CM C-Na 培养基培养后的酶活力测定见表2
从表2可以看出菌株的变化较大,ZC-1、NW-1和CJ-3的CM Case 酶活力相对高一些。2.3菌株鉴定
我们对CJ-3菌株进行了初步的鉴定,通过形态学观察CJ-3菌株为长杆状、产芽孢、有鞭毛、能运动;菌落表面光滑、不透明,边缘不整齐呈丝状;
革兰氏染色阳性、过氧化氢酶阳性,
V.P 反应阳性,能发酵葡萄糖、
阿拉伯糖、甘露醇产酸,能还原盐为亚盐,水解酪素及淀粉,不能利用丙酸盐,明显产生过氧化氢酶,不能分解卵磷脂,没有卵磷脂酶活性,在含7%的NaCl 培养基中能生长。参照
《伯杰氏细菌鉴定手册》[5]
初步鉴定该菌株为纤维单胞菌属(Cellulomonas )。
3结论
本实验从当地取20份样品,经过初筛、划线培养得到11株可降解纤维的菌株,我们对11株菌株进行了水解圈的测定比较得出CJ-3和KD-2的生
长情况较好,
CMCase 酶活力的测定ZC-1、NW-1和CJ-3的CMCase 酶活力相对酶活较高,通过分析确
定对CJ-3菌株进行了初步的鉴定,
根据菌落形态,菌株的显微观察和生理生化特征初步鉴定该菌株为单胞菌属(Cellulomonas )。
本实验得到的部分菌株已经进行了保存,以便将来的继续筛选,诱变作用,复合菌的联合作用以及基因工程等进一步研究。
参考文献:
[1]黄忠乾,龙章富,彭卫红,等.农作物秸秆资源的综合利用[J].资
源开发与市场,
1999,15(1):32-34.[2]张木明,徐振林,张兴秀,等.预处理对稻草秸秆纤维素酶解产
糖及纤维素木质素含量的影响[J].农产品加工·学刊,2006,58(3):4-6.
[3]陈子爱,邓小晨.微生物处理利用秸秆的研究进展[J].中国沼气,
2006,24(3):31-35.
[4]刘颖,林亲录.纤维素酶制取与应用研究进展[J].中国食物与营
养,2006,4:33235.
[5]布坎南RE ,吉本斯NE.伯杰氏细菌鉴定手册[M].第八版,北京:
科学出版社,
1984.表1
纤维素降解菌透明圈
表2
纤维素降解菌CMCase 酶活力的测定
季祥等:降解纤维素菌株的筛选和鉴定第24卷第1期注意:作者投稿时,请写明详细通信地址、所在单位的科室、及本人的联系电话,以便及时联络。
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