纤维素分解菌..
纤维素降解菌的分离
纤维素降解菌的分离
一.实验目的
了解纤维素降解菌的分离流程,并掌握分离方法。了解生物技术在环境污染治理中的应用,掌握环境生物技术研究的基本方法。
二.实验原理
纤维素是自然界中存在的最廉价、最丰富的天然可再生资源,存在许多高能氢键, 因此其水解、利用较困难,利用微生物分解纤维素能够节省资源又减少对环境造成的污染。纤维素是碳源营养物质,已知的分解纤维素的真菌有野生型的曲霉、青霉、木霉等,细菌有纤维素单胞菌、纤维弧菌,在有氧条件下起分解纤维素作用的主要是真菌。纤维素是一种由葡萄糖首尾相连而成的高分子化合物,是含量最丰富的多糖类物质。棉花是自然界中纤维素含量最高的天然产物,木材、作物秸秆等也富含纤维素。纤维素能被土壤中某些微生物分解利用,这是因为它们能够产生纤维素酶。
纤维素酶是一种复合酶,一般认为它至少包括三种组分,即C1酶、CX酶和葡萄糖苷酶,前两种酶使纤维素分解成纤维二糖,第三种酶将纤维二糖分解成葡萄糖。纤维素最终被水解成葡萄糖,为微生物的生长提供营养。
多聚糖与刚果红形成多聚糖——刚果红复合物。复合物不仅被吸附在菌丝外,而且可以进一步被吸收转化到菌丝内部。通过进一步的降解,多聚糖被进一步吸收利用。而刚果红被留在菌丝外使菌落显红色。纤维素降解菌首先分解的纤维素物质为含有葡聚糖等物质的多聚糖类物质。当纤维素被纤维素酶分解后,刚果红-纤维素的复合物就无法形成,培养基中会出现以纤维素分解菌为中心的透明圈。这样,我们就可以通过是否产生透明圈来筛选纤维素分解菌。
三.实验材料
刚果红培养基 (K2HPO4 0.5g CMC-Na 1.88g MgSO4•7H2O 0.25g 明胶 2g 刚果红 0.2g 琼脂 14g)土壤小烧杯培养皿蒸汽灭菌锅锥形瓶涂布器无菌操作台移液枪滴管枪头试管培养箱无菌称量瓶药匙试管架
纤维素分解菌的分离和鉴定
纤维素降解菌类的分离与鉴定系列实验
一、实验背景
纤维素就是植物细胞壁主要成分,属于多糖类物质,就是地球上数量最大的可再生资源。如能利用微生物将其转化为生物产品或生物能源,即可缓解能源短缺、解决环境污染,又能形成新的产业。由于在自然界中存在着大量产纤维素酶的细菌与真菌,因而纤维素的生物降解主要依赖于微生物的作用。从20世纪
40-50年代起,针对产纤维素酶的微生物的分离筛选就进行了大量的工作,并逐
步建立起一套较完整的分离筛选方法。迄今为止有关纤维素降解菌分离筛选的研究报导已有很多,如细菌中的生孢噬纤维菌属、噬纤维菌属及纤维单胞菌属等;放线菌由于能形成芽孢,与真菌相比较耐高温与各种酸碱度,故在高温阶段放线菌对分解木质素与纤维素起着重要的作用。主要有诺卡氏菌属、链霉菌属、芽孢杆菌属及小单胞菌属等;真菌中研究较多的就是青霉属、根霉属、曲霉属等,其中以木霉属的菌株纤维素酶活较高。以羧甲基纤维素钠与添加少量葡萄糖作为碳源,培养纤维素酶产生菌株,培养一定时间后,经刚果红染色与稀碱液固定,在菌落周围形成透明水解圈,根据透明圈的大小,快速定性鉴定纤维素酶产生菌酶活大小。与传统纤维素酶活检测方法比较,本方法菌丝生长快,两天后菌落经染色,透明圈边缘清晰,直观性强,与酶活力成一定线性关系。纤维素就是世界上所有植物的组成部分,就是地球上最为丰富且可再生的资源。随着世界能源形势趋于恶化,环境问题日益加剧,利用纤维素生产有高附加值资源的以维持人类可持续发展的研究方向近年来逐步成为科学研究的热点方向。利用微生物将纤维素、半纤维素降解转化为生物产品或生物能源即可缓解能源短缺、解决环境污染,又能形成新的产业。因此分离与筛选高酶活性的菌株就是有效利用纤维素物质的关键。
纤维素分解菌的筛选方法
纤维素分解菌的筛选方法
纤维素是一种重要的营养物质,是细菌中含量最丰富的有机物质,具有重要的生物学
功能,常被用于制备肥料和饲料等。研究纤维素分解菌种类及其分解的反应特性,是研究
纤维素降解机理的重要基础。
纤维素分解菌的筛选方法主要有几种,包括淀粉膜电泳筛选,扩增隔离法,等电点筛选,微量培养筛选,补液筛选,微量测定等。
1. 淀粉膜电泳筛选:采用放大型电泳仪,用淀粉溶液构成膜,将单细胞菌悬浮液流
过该膜,其中纤维素分解菌可形成淀粉膜电泳状态,能在该膜中形成一定的结构,从而被
检测到。
2. 扩增隔离法:将一定浓度的纤维素溶液,与培养基或植物提取物按比例混合,在
适宜的条件下,加入适量的细菌,构成纤维素溶液底物,配制培养基,进行培养,根据培
养结果来筛选出对纤维素感兴趣的菌株。
3. 等电点筛选:利用膜膜过滤,在纤维素分解反应的同时,膜膜滤过的细菌会因等
电点变化而被选择。
4. 微量培养筛选:在不同营养条件和温度条件下,采用微量的纤维素细胞悬液,进
行培养,根据形态生长变化、颜色变化等特征,来判断哪些细菌对纤维素有分解能力。
5. 补液筛选:在细胞处理步骤中,常常采用补液筛选方法,利用纤维素溶液作为营
养基底,进行补液筛选,通过补液来影响纤维素分解速度,筛选具有良好分解能力的菌株。
6. 微量测定:取液量较小的细菌悬液,进行分离、培养,在相应的条件下,采用固
体纤维素的含量来微量测定纤维素分解菌的数量,从而筛选出纤维素分解菌菌株。
通过以上各种方法,可以有效筛选出纤维素分解菌的种类,从而更好的研究纤维素降
解的机理和分解效率。
纤维素分解菌
方法二
操作简便不 存在菌落混
杂问题
1.产生淀粉酶的微生物也 产生模糊透明圈 2.有些微生物能降解色素, 形成明显的透明圈。
四、结果分析与评价
1.培养基的制作是否合格以及选择培养基是否筛选 出菌落
对照的培养基在培养过程中没有菌落生长则说明 培养基制作合格。
如果观察到产生透明圈的菌落,则说明可能获得 了分解纤维素的微生物。
④在乙试管中加入1mL纤维素酶
⑤两支试管固定在锥形瓶中,放在 140r/min的摇床上振荡1h ⑥结果:乙试管的滤纸条消失
甲乙
(二)纤维素分解菌的筛选
1、筛选纤维素分解菌的方法__刚__果__红__染__色__法__。 该方法可以通过__颜__色____反应直接筛选。
2、其原理是:刚果红可以与纤维素形成 __红__色__复__合__物__,当纤维素被_纤__维__素__酶__分解后,
3下列对刚果红染色法的叙述,不正确的是(D )
A.可以先培养微生物,再加入刚果红进行颜色反应
B.可以在倒平板时就加入刚果红
C.既可以先培养微生物,再加入刚果红进行颜色反应, 也可以在倒平板时就加入刚果红
D.可以将刚果红与培养基中的其他物质混合后再灭菌倒 平板
5、挑选菌落
挑取产生明显的透明圈的菌落, 一般即为分解纤维素的菌落。
红色复合物无法形成,出现以_纤__维__素__分__解__菌__ 为中心的_透__明__圈___,可以通过_是___否____产___生____透___明____圈_____ 来筛选纤维素分解菌。
纤维素菌分离和鉴定的方法
纤维素菌分离和鉴定的方法
一、概述
纤维素由于其特殊的生化性质,一直是微生物学和食品工业研究的关注焦点。特别是
纤维素的分解,除了传统的化学方法,生物法也是目前广泛采用的技术之一。对纤维素酶
活性和产酶微生物的分离和鉴定,是纤维素生物技术研究的重要内容。
纤维素分解酶是产生于微生物体内的一类酶,广泛存在于真菌和细菌中,可划分为纤
维素酶和半纤维素酶两大类,规律的利用这些微生物菌种,开发新型的纤维素分解酶。纤
维素的微生物分解菌种较多,其中许多菌种能分泌出多种细胞外酶,如单糖的转化酶、纤
维素酶、半纤维素酶、葡萄糖氧化酶、木糖酶、果糖酶和葡聚糖酶等。
多种新型有机物的产生依赖于工业生产中微生物的应用技术,目前各国纤维素降解的
菌株和发酵产物分离和鉴定方法越来越多。
纤维素菌的分离可采用筛选、稀释和富集等方法。实际应用中,常用的分离方法有:
(一)厌氧富集法:根据纤维素菌能够在厌氧条件下进行生长和代谢的特点,采用富
集培养方法,利用耐氧性微生物限制氧气的供应,引起产生厌氧性纤维素分解菌类,然后
推广领域固定化、发酵和应用。可根据繁殖时间将厌氧富集法分为短时间富集法和长时间
富集法。
(二)筛选法:在纤维素富含的自然环境或人工培养环境中进行筛选。先用一些微生
物菌株做为预培养菌种,加入富含纤维素的培养基,通过短期采取接种、稀释、摇动等处
理方式,寻找纤维素分解酶活力最高的培养物,然后进行分离纯化、性质鉴定。
(三)稀释法:将样品依一定比例进行稀释,将稀释后的液体均匀地均匀的加入纤维
素培养基中,用深层培养的方式进行发酵,进行分离鉴定纯化。稀释法适用于富含纤维素
生物:纤维素分解微生物 介绍
纤维素分解微生物
能够分解纤维素的微生物很多。既有好氧性微生物,也有厌氧性微生物;既有细菌,也有放线菌和真菌。
好氧性纤维素分解细菌:食纤维菌属和生孢食纤维菌属是土壤中常见的好氧性纤维素分解细菌。多囊菌属、镰状纤维菌属与纤维弧菌属。
许多放线菌能够分解纤维素。土壤放线菌有 2.0%~4.4% 能分解纤维素,其中包括白色链霉菌、灰色链霉菌、红色链霉菌等。放线菌的纤维素分解能力较弱,不及细菌和真菌。
许多真菌具有很强的纤维素分解能力。其中主要有木霉、镰刀霉、青霉、曲霉、毛霉、葡萄孢霉等属的一些种。在森林的枯枝落叶中,占优势的纤维素分解菌是担子菌。在潮湿土壤中,真菌也是纤维素分解的优势菌群。
厌氧性纤维素分解微生物主要是芽孢梭菌属的一些种,如奥氏梭菌,另外还有一些与奥氏梭菌区别很小的嗜热性种,如热纤梭菌、溶解梭菌等。
各种好氧性纤维素分解细菌对纤维素有不同程度的专一性。食纤维菌和生孢食纤维菌对纤维素的专一性较强,只能利用纤维素及其水解产物(纤维二糖)作为碳源和能源。多囊菌和纤维弧菌等对纤维素的专一性较弱,不仅能利用纤维素及其水解产物,而且也能利用各种单糖、双糖和淀粉等作为碳源和能源。好氧性纤维素分解细菌能利用硝酸盐、氨盐、天冬酰胺及蛋白胨等,其中以硝酸盐最佳,但对氮源的要求不严。在10℃~15℃的条件下,好氧性纤维素分解细菌即可良好生长,最适温度为22 ℃~30 ℃,最适pH值为7~7.5。
厌氧性纤维素分解细菌对碳源也有不同程度的专一性,且只能利用复杂的含氮有机物作为氮源。后一现象可能与其生长需要某些维生素有关。厌氧性纤维素分解细菌有嗜热性和中温性厌氧纤维素分解细菌两类。适宜在中性至碱性的环境中生活,对碱性条件的适应能力较强。
纤维素分解菌与生物质降解技术的研究
纤维素分解菌与生物质降解技术的研究
随着全球能源需求的不断增加以及环保意识的不断提高,生物质能被认为是未来的发展方向之一。然而,要实现生物质能的产业化运用,目前还存在一些技术难题需要解决,其中之一就是如何高效、低成本地将生物质转化为能源。然而,纤维素分解菌作为一种重要的生物质降解单元,已经成为当前生物质降解技术研究的热点之一。
一、纤维素分解菌的研究进展
纤维素是指由一定数量的葡萄糖单元通过β-1,4的糖苷键连接而成的可溶于一般有机溶剂的高分子多糖,是植物细胞壁的主要组成成分。由于其不易消化降解,在一定程度上限制了生物质能的发展。纤维素分解菌是指一类能够在生物体内或土壤中分解纤维素聚合物的菌类,是生物质降解技术中最重要的单元之一。
在纤维素分解菌的研究中,我国科学家的成果颇为显著,其中以中国科学院上海生命科学研究院和中国科技大学等单位为代表。据相关报道显示,上海生命科学研究院的科学家已经发掘了大量具有高效分解纤维素能力的细菌和真菌菌种,为生物质能研究提供了重要参考。
此外,中国科技大学的生物质化学与生物能源技术教育部重点实验室也在纤维素分解菌的研究上取得了一定的成果。该实验室在国内率先构建了具有产生高效纤维素酶能力的基因工程菌株,为纤维素分解菌的应用开辟了新的途径。
二、生物质降解技术的发展现状
随着对环境保护的重视以及人们对可再生能源的追求,生物质降解技术的研究和应用逐渐受到了关注。目前,生物质降解技术主要有生物化学处理和微生物处理两种方法。其中,微生物处理技术是指运用微生物对生物质进行降解分解,从而获得能源或化学品的过程。
纤维素分解菌分解纤维素产物
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纤维素降解菌研究概况及发展趋势
纤维素降解菌研究概况及发展趋势
赵斌
(山东农业大学生命科学学院 2010级生物工程三班)
摘要
纤维素是地球上最丰富的可再生有机资源,因为难分解大部分未被人类利用。另外,纤维素是造纸废水的COD和SS的主要来源之一。分解纤维素并将其转化成动物易吸收或利用的能源、食物、饲料或化工原料,是纤维素合理应用的重要途径。筛选高效纤维素分解菌,确定其酶学性质是降解纤维素的关键。
关键词:微生物;纤维素;降解;纤维素酶
Abstract
Cellulose is the earth's most abundant renewable organic resources, because the majority is not difficult to break down human use. In addition, the cellulose is one of the main sources of the papermaking wastewater COD and SS. Into the animal's susceptibility to absorption or utilization of energy, food, feed or chemical raw materials decompose cellulose and cellulose reasonable application. Screening cellulolytic to determine the nature of its enzymatic degradation of cellulose.
分解纤维素的微生物的分离
实验:纤维素酶分解纤维素的实验
①取二支20mL的试管
②各加入一张滤纸条
③各加入10mL0.1mol/L的醋酸- 醋酸钠缓冲液 ④在甲试管中加入1mL蒸馏水, 乙试管加入1mL纤维素酶
挑选产生透明圈的菌落 即为分解纤维素的菌落。
方法一:先 培养微生物,再加入刚果红进 行颜色反应。 方法二:在 倒平板 时就加入刚果红。
这两种方法各有哪些优点与不足?
染色法 优点 缺点
有透明圈的基 操作繁琐 方法一 本是能分解纤 刚果红会使菌落之间发生 维素的微生物 混杂 1.产生淀粉酶的微生物也 操作简便不 产生模糊透明圈 存在菌落混 2.有些微生物能降解色素, 杂问题 形成明显的透明圈。
②讨论:如果找不到合适的环境,可以将滤纸 埋在土壤中,将滤纸埋在土壤中有什么作用? 你认为滤纸应该埋在土壤中多深?
将滤纸埋在土壤中能使纤维素分解菌相对集中, 实际上是人工设臵纤维素分解菌生存的适宜环境。一 般应将滤纸埋于深约10cm左右的土壤中。
2、选择培养 ①目的:
增加纤维素分解菌的浓度,以确保能够从 样品中分离所需要的微生物。
方法二
思考:
方法一中NaCl溶液的作用?
漂洗作用,洗去与纤维素结合不牢的刚果红, 以免出现的透明圈不够清晰。用这方法可以判断酶 活力的大小,实际上刚果红是结合到培养基的多糖 底物,但分解纤维素的细菌可以产生纤维素酶,能 分解这个多糖底物成为单糖,这样刚果红就不能结 合上去了,氯化钠溶液就可以使结合不牢的刚果红 洗去,这样就留下大大小小的透明圈,大的透明圈 当然分解纤维素的能力就强!
纤维素分解菌产生透明圈的试剂
纤维素分解菌产生透明圈的试剂纤维素是一种在自然界中广泛存在的有机化合物,它是植物细胞
壁的主要组成部分,具有结构复杂、稳定性高等特点。然而,由于其
分子结构中含有大量的糖类物质,使得纤维素在自然界中被广泛存在
的同时,也具有较高的抗降解性。这就给微生物降解纤维素带来了一
定的困难。然而,自然界中依然存在着一些能够降解纤维素的微生物,这些微生物产生的酶能够有效地降解纤维素,从而为植物细胞壁的降
解提供了可能。
纤维素分解菌是一类具有降解纤维素能力的微生物,它们是自然
界中一种重要的生物资源。纤维素分解菌通过产生一系列的酶来降解
纤维素,其中包括纤维素酶、β-葡萄糖苷酶、木聚糖酶、木聚糖酶等。这些酶在纤维素降解的过程中起着非常重要的作用,能够有效地将纤
维素降解为小分子的糖类物质。由于这些酶能够有效地降解纤维素,
因此纤维素分解菌在农业、环境保护、能源等领域具有重要的应用价值。
在研究纤维素分解菌的过程中,科学家们发现,纤维素分解菌产生的酶并不是均匀分布在培养基表面的,而是通过产生一定的代谢产物形成了透明圈。这种透明圈是纤维素分解菌降解纤维素所产生的代谢产物的一种表现形式,透明圈的产生与菌株的降解能力密切相关。因此,通过观察纤维素分解菌在培养基表面形成的透明圈,可以初步判断纤维素分解菌的降解能力。
为了检测纤维素分解菌产生的透明圈,科学家们设计了一种简单易行的试剂。根据实验需要,这种试剂能够在不同培养基表面上检测纤维素分解菌所产生的透明圈,从而帮助科学家们确定纤维素分解菌的降解能力。这种试剂的原理主要基于纤维素分解菌产生的代谢产物对某种化学物质的反应,结合了化学分析与微生物学技术,具有一定的可操作性和准确性。
2.3纤维素分解菌
挑选产生透 明圈的菌落
刚果红染色法,挑选产生透明圈的菌落, 一般即为分解纤维素的菌落
刚果红染色法
方法一:先培养微生物,再加入刚果 红进行颜色反应 方法二:在倒平板时就加入刚果红
这两种方法各有哪些优点与不足?
方法一 缺点是操作烦琐,加入刚果红溶液会使菌落之 间发生混杂;优点是这样显示出的颜色反应基本上是纤维 素分解菌的作用 方法二 优点是操作简便,不存在菌落混杂问题;缺点一 是由于培养基中还含有淀粉类物质,可以使能产生淀粉酶 的微生物出现假阳性反应;缺点二有些微生物具有降解色 素的能力,它们在长时间培养过程中会降解刚果红,形成 明显的透明圈,与纤维素分解菌不易区分
纤维素分解菌的筛选 1、纤维素分解菌的筛选方法
刚果红染色法:这种方法能够通过颜色反应直接 对微生物进行筛选
2、纤维素分解菌的筛选方法的原理
刚果红是一种染料,它可以与纤维素形成红色 复合物,但并不和纤维二糖、葡萄糖发生这种反应。 当纤维素被纤维素酶分解后刚果红—纤维素的复合 物就无法形成,培养基中会出现以纤维素分解为中 透明圈 心的 。这样我们可以通过是否产生透明 圈来筛选纤维素分解菌
在细菌分解尿素的化学反应 中,细菌合成的脲酶将尿素 分解成了氨,氨会使培养基 的碱性增强,pH升高。在培 养基中加入酚红指示剂,如 果pH升高指示剂会变红
刚果红可以与纤维素形成 红色复合物,当纤维素被 纤维素酶催化分解后红色 复合物无法形成,培养基 上就会出现以纤维素分解 菌为中心的透明圈
文档:分解纤维素的微生物
分解纤维素的微生物
纤维素是由D-葡萄糖以β-1,4 糖苷键结合起来的链状高分子化合物,具有不溶性的刚性结构,在常温下不溶于水、也不溶于稀酸和稀碱,在自然条件下分解缓慢。全球每年产生的纤维素高达1000 亿,中国农作物秸秆量达到6 亿t,林木枝桠和林业废弃物年可获得量约9 亿t,但这些资源大部分通过简单的焚烧方式利用,利用率极低,在浪费能源的同时对环境造成了污染。目前,对于纤维素的利用主要是通过化学或生物处理从而实现资源化。微生物分解纤维素是纤维素生物处理技术的核心。到70 年代以后,随着能源危机和环境污,纤维素的资源化利用是当前研究的热点。微生物作为处理纤维素的一种手段,由于其对环境危害小,且能实现资源的再利用而越来越受到重视。弄清纤维素酶的作用机制是关键,此外分离和选育出针对不同行业的高效纤维素分解菌种,研究不同来源纤维素酶以及不同菌种之间的协同作用,弄清菌株与菌株之间的关系及其在降解发酵过程中的作用,以达到构建高效稳定的纤维素降解菌群的目的,从而为实现纤维素的资源化利用提供科学的基础保障。
近二三十年来,在纤维素酶菌株的选育、纤维素酶组分及降解机制、纤维素酶合成的调节和控制以及纤维素酶应用等诸多分枝课题都取得了很大的进展。有关纤维素降解机理的研究有很多,但纤维素酶将天然纤维素转化成葡萄糖过程中的细节至今仍不清楚。目前,关于纤维素的降解机理主要有以下几种。
假说
1950 年Reese 等人就对纤维素酶的作用方式提出了一个著名的C1-Cx假说,该学说认为,C1酶首先作用于结晶纤维素,使形成结晶结构的纤维素链开裂,长链分子的末端部分离,使其转化为非结晶形式,从而使纤维素链易于水解;Cx 酶随机水解非结晶纤维素,可溶性纤维素衍生物和葡萄糖的β-1,4-寡聚物;β-葡萄糖苷酶将纤维二糖和纤维三糖水解成葡萄糖。
纤维素菌浓度国标
纤维素菌浓度国标
【原创实用版】
目录
1.纤维素菌浓度的定义和意义
2.纤维素菌浓度的测量方法和标准
3.我国纤维素菌浓度国家标准的制定和更新
4.纤维素菌浓度国标的应用和影响
正文
纤维素菌浓度是指在特定条件下,纤维素分解菌在单位体积内的数量。纤维素菌浓度是衡量纤维素分解菌数量和活性的重要指标,对于研究纤维素分解菌的生理特性、纤维素资源的利用和环境保护具有重要意义。
纤维素菌浓度的测量方法主要包括涂布法、滴定法和比浊法等。其中,涂布法是最常用的方法,其基本原理是将纤维素分解菌均匀涂布在培养基上,通过计数平板上的菌落数来推算纤维素菌浓度。此外,滴定法和比浊法等方法也具有一定的应用价值。
纤维素菌浓度的标准制定主要依据涂布法进行。我国纤维素菌浓度国家标准的制定和更新主要参考国际标准,并结合国内实际情况进行。目前,我国纤维素菌浓度国家标准为 GB/T 18204.2-2014《纤维素微生物降解试验方法第 2 部分:纤维素分解菌浓度的测定》。
纤维素菌浓度国标的应用和影响主要体现在以下几个方面:首先,国标为纤维素分解菌的科研和生产提供了统一的技术规范,有利于纤维素分解菌的研究和应用;其次,纤维素菌浓度国标为纤维素资源的利用和环境保护提供了科学依据,有助于提高纤维素资源的利用效率;最后,纤维素菌浓度国标对于纤维素分解菌的产业化和商业化推广具有重要的指导意义,可以促进纤维素分解菌产业的健康发展。
纤维素分解菌的分离和鉴定
纤维素降解菌类的分离与鉴定系列实验
一、实验背景
纤维素就是植物细胞壁主要成分 , 属于多糖类物质 ,就是地球上数量最大的可再生资源。如能利用微生物将其转化为生物产品或生物能源 , 即可缓解能源短缺、解决环境污染 , 又能形成新的产业。由于在自然界中存在着大量产纤维素酶的细菌与真菌 , 因而纤维素的生物降解主要依赖于微生物的作用。从 20 世纪 40-50 年代起,针对产纤维素酶的微生物的分离筛选就进行了大量的工作 , 并逐步建立起一套较完整的分离筛选方法。迄今为止有关纤维素降解菌分离筛选的研究报导已有很
多 , 如细菌中的生孢噬纤维菌属、噬纤维菌属及纤维单胞菌属等放线菌由于能形成芽孢 , 与真菌相比较耐高温与各种酸碱度 , 故在高温阶段放线菌对分解木质素与纤维素起着重要的作用。主要有诺卡氏菌属、链霉菌属、芽孢杆菌属及小单胞菌属等 ;真菌中研究较多的就是青霉属、根霉属、曲霉属等 ,其中以木霉属的菌株纤维素酶活较高。以羧甲基纤维素钠与添加少量葡萄糖作为碳源培养纤维素酶产生菌株 , 培养一定时间后 , 经刚果红染色与稀碱液固定 , 在菌落周围形成透明水解
圈 ,根据透明圈的大小 , 快速定性鉴定纤维素酶产生菌酶活大小。
与传统纤维素酶活检测方法比较 ,本方法菌丝生长快 ,两天后菌落经染色 , 透明圈边缘清晰,直观性强,与酶活力成一定线性关系。纤维素就是世界上所有植物的组成部分,就是地球上最为丰富且可再生的资源。随着世界能源形势趋于恶化 , 环境问题日益加剧 , 利用纤维素生产有高附加值资源的以维持人类可持续发展的研究方向近年来逐步成为科学研究的热点方向。利用微生物将纤维素、半纤维素降解转化为生物产品或生物能源即可缓解能源短缺、解决环境污染 , 又能形成新的产业。因此分离与筛选高酶活性的菌株就是有效利用纤维素物质的关键。
纤维素分解菌的筛选流程
纤维素分解菌的筛选流程
1.首先从自然环境中采集潮湿的土壤样本。
First, collect moist soil samples from the natural environment.
2.将土壤样本分离并进行稀释处理。
Separate and dilute the soil samples.
3.接种土壤样本到富含纤维素的培养基中。
Inoculate the soil samples into a cellulose-rich medium.
4.培养一段时间以促进纤维素分解菌的生长和繁殖。
Culture for a period of time to promote the growth and proliferation of cellulose-degrading bacteria.
5.筛选并分离出有纤维素降解能力的菌株。
Screen and isolate bacteria with cellulose degradation ability.
6.通过观察和测定菌株的生长特性来初步鉴定。
Preliminary identification of bacterial strains by observing and measuring their growth characteristics.
7.进行酶活性测定以确认菌株的纤维素降解能力。
Enzyme activity assays to confirm the cellulose degradation ability of bacterial strains.
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②制备选择培养基:
培养基成分分析
培养基组成
纤维素粉 5g 提供主要的营养物质 碳源 氮源、无机盐 1.2g 0.5g 无机盐 生长因子、碳源、氮源 氮素、生长因子
NaNO3 1g KCl 0.5g KH2PO4 0.9g Na2HPO4· 7H2O MgSO4 · 7H2O 0.5g 0.5g
酵母膏 水解酵素
D) 3下列对刚果红染色法的叙述,不正确的是(
A.可以先培养微生物,再加入刚果红进行颜色反应 B.可以在倒平板时就加入刚果红
C.既可以先培养微生物,再加入刚果红进行颜色反应, 也可以在倒平板时就加入刚果红 D.可以将刚果红与培养基中的其他物质混合后再灭菌倒 平板
5、挑选菌落
挑取产生明显的透明圈的菌落, 一般即为分解纤维素的菌落。 接种到纤维素分解菌的选择培养 基上,在300C- 370C培养,可进一步 纯化培养。
溶解后,蒸馏水定容至1000mL
水
A、旁栏中的配方是液体培养基还是固体培养基?为什么? 是液体培养基,原因是配方中无凝固剂(琼脂) B、这个培养基对微生物是否具有选择作用?如果具有, 是如何进行选择的? 有选择作用,本配方中纤维素作为主要碳源,只有能 分解纤维素的微生物可以大量繁殖。 C、你能否设计一个对照实验,说明选择培养基的作用 提示:自变量为培养基的种类,即普通培养基和选择 培养基。可用牛肉膏蛋白胨培养基与之对照,或者将纤 维素改为葡萄糖。
方法一:先 培养微生物 ,再加入刚果红进 行颜色反应。(后置染色法) 方法二:在 倒平板 时就加入刚果红。
(前置染色法)
补充:
方法一中NaCl溶液的作用?
漂洗作用,洗去与纤维素结合不牢的刚果红, 以免出现的透明圈不够清晰。用这方法可以判断酶 活力的大小,实际上刚果红是结合到培养基的多糖 底物,但分解纤维素的细菌可以产生纤维素酶,能 分解这个多糖底物成为单糖,这样刚果红就不能结 合上去了,氯化钠溶液就可以使结合不牢的刚果红 洗去,这样就留下大大小小的透明圈,大的透明圈 当然分解纤维素的能就强!
②各加入一张滤纸条
③各加入pH4.8,物质量为0.1mol/L 的醋酸-醋酸钠缓冲液11ml和10ml ④在乙试管中加入1mL纤维素酶 ⑤两支试管固定在锥形瓶中,放在 140r/min的摇床上振荡1h ⑥结果:乙试管的滤纸条消失
甲
乙
(二)纤维素分解菌的筛选
刚果红染色法 。 1、筛选纤维素分解菌的方法______________ 颜色 反应直接筛选。 该方法可以通过________ 2、其原理是:刚果红可以与纤维素形成 红色复合物 ,当纤维素被_________ 纤维素酶 分解后, ____________ 纤维素分解菌 红色复合物无法形成,出现以_____________
五、课题延伸
为了确定分离得到的是纤维素分解菌,
发酵产纤维素酶 还需要进行_____________ 实验,纤维素酶的 发酵方法有______ 固体 发酵。纤 液体 发酵和______
将土样加入装有30ml选择培养基的锥形瓶 中,将锥形瓶固定在摇床上,在一定温度下振 荡培养1~2天,直至培养液变浑浊。也可重复 选择培养。
3.梯度稀释
按照课题1的稀释操作方法,将选择培养后 的菌液进行等比稀释101~107倍。
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4.将样品涂布到鉴别纤维素分解菌的培养 基上 (1)制备鉴别培养基:
鉴别纤维素分解菌的培养基
培养基组成 CMC-Na 5~10g
(水溶性羧甲基纤维素钠)
提供的主要营养物质
碳源 碳源、氮源、生长因子 无机盐 碳源、生长因子 凝固剂
酵母膏 KH2PO4 土豆汁 琼脂
1g 0.25g 100mL 15g
上述物质溶解后,加蒸 馏水定容至1000mL
氢元素、氧元素
刚果红染色法
透明圈 ,可以通过___________________________ 是否产生透明圈 为中心的________ 来筛选纤维素分解菌。
2.利用刚果红法可以筛选出纤维素分解 菌,下列说法错误的是 A. 刚果红能与纤维素形成红色复合物
B. 刚果红能与纤维二糖形成红色复合物
C. 刚果红不能与葡萄糖形成红色复合物
分解纤维素的微生物的分离
课题重难点:
从土壤中分离分解纤维素的微生物
一、基础知识
㈠纤维素与纤维素酶
1.纤维素
纤维素是一种由葡萄糖首尾相连而成的高 分子化合物,是含量最丰富的多糖类物质。
土壤中某些微生物能够分解利用纤维素,
原因是能产生 纤维素酶
2.纤维素酶
纤维素酶是一种复合酶,一般认为它至少包括 三种组分,即C1酶、CX酶和葡萄糖苷酶
D. 若培养基上产生了透明圈,则说明已筛 选出了纤维素分解菌
(三)、实验设计
土壤
取样
什么 样的 环境 取样?
选择 培养
梯度
稀释
将样品涂 布到鉴别 培养基 ①鉴别培养基 的特点? ②如何鉴别?
挑选 菌落 挑选什 么样的 菌落?
① 培养的目的? ②选择培养基的 特点?
操作步骤
1、土壤取样:
①分布环境 富含纤维素的环境中 ②原因 生物与环境的互相依存关系,在富含纤维素 的环境中纤维素分解菌的含量相对提高
说明:分析“纤维素分解菌的选择培养基
配方”可知,该配方中的酵母膏也能够提供少 量的碳源,因此其他微生物也能在该培养基中 生长繁殖。只不过,由于酵母膏的含量极少,
因此,只有以纤维素为碳源的微生物才能大量
繁殖。
2、选择培养 ①目的:
增加纤维素分解菌的浓度,以确保能够从 样品中分离所需要的微生物。
②制备选择培养基: ③操作:
C1酶、Cx酶 葡萄糖苷酶
纤维素
纤维二糖
葡萄糖
练一练:
1.下列关于纤维素酶的说法,错误的是 A. 纤维素酶是一种复合酶,至少包括三种
B. 纤维素酶可把纤维素分解成葡萄糖 C. 纤维素酶可用于去掉植物的细胞壁
D. 葡萄糖苷酶可把纤维素分解成葡萄糖
实验:纤维素酶分解纤维素的实验
①取二支20mL的试管
③实例:树林中多年落叶形成的腐殖土,多年 积累的枯枝败叶等。
④如果找不到合适的环境,可以将滤纸埋在土壤 中,将滤纸埋在土壤中有什么作用? 将滤纸埋在土壤中能使纤维素分解菌相对 集中,实际上是人工设置纤维素分解菌生存的 适宜环境。一般应将滤纸埋于深约10cm左右的 土壤中。
2、选择培养 ①目的:
增加纤维素分解菌的浓度,以确保能够从 样品中分离所需要的微生物。