纤维素降解菌

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纤维素降解菌菌落特征

纤维素降解菌菌落特征

纤维素降解菌菌落特征摘要纤维素是一种常见的生物质,具有广泛的应用前景。

纤维素降解菌是一类能够分解纤维素的微生物,对于纤维素的降解起着关键作用。

本文将详细介绍纤维素降解菌菌落特征,包括形态、生长条件、代谢途径等方面,为深入研究纤维素降解机制和应用提供参考。

1. 引言纤维素是一种由葡萄糖分子构成的多糖,广泛存在于植物细胞壁中。

由于纤维素的高强度、低能值等特点,其降解一直是科学家们的研究热点。

纤维素降解菌是能够分解纤维素的微生物,可以将复杂的纤维素分解成较简单的可利用碳源,具有重要的应用价值。

2. 纤维素降解菌的形态特征纤维素降解菌在形态上具有一定的特征,如形状、大小等。

主要表现为以下几个方面:2.1 菌落形态纤维素降解菌菌落形态多样,包括分散菌落和粘附菌落。

分散菌落呈点状或星状,边界清晰,颜色多为白色或淡黄色。

粘附菌落则呈不规则形态,边界模糊,颜色多为淡黄色或褐色。

2.2 菌体形状纤维素降解菌的菌体形状主要有纤维状、棒状、球状等。

纤维状的菌体长而细,类似于纤维素的形态;棒状的菌体较短而粗,类似于棒状杆菌;球状的菌体则呈圆形或卵圆形。

2.3 纤维素降解菌的其他形态特征除了上述形态特征外,纤维素降解菌还具有菌落大小、菌体长度等变异性。

不同的纤维素降解菌在形态特征上存在一定的差异,这也为纤维素降解机制的研究提供了基础。

3. 纤维素降解菌的生长条件纤维素降解菌的生长需要适宜的条件,包括温度、pH值、营养物质等。

以下是纤维素降解菌生长的一些关键条件:3.1 温度纤维素降解菌的适宜生长温度一般在30-40摄氏度之间。

温度过高或过低都会抑制其菌落形成和生长,影响纤维素降解效率。

3.2 pH值纤维素降解菌对pH值的适应范围较广,一般在5-9之间。

过低或过高的pH值都会对纤维素降解菌的生长产生不良影响。

3.3 营养物质纤维素降解菌对不同的营养物质有不同的需求。

一般需要提供适量的碳、氮、矿物质等营养物质,以维持其正常的生长和代谢。

纤维素降解菌的分离与鉴定

纤维素降解菌的分离与鉴定

培养基的配置和分装
纤维素琼脂培养基: • (NH4)2SO4 2 g , • MgSO4· 7g, • H2O 1g, • NaCl 1g, • CaCO3 2g, • 水 500mL ,
• 121 ℃ 灭菌20 min,倒平板后,盖上不平板大小一致的无菌滤纸
(注意:滤纸要用秲醋酸浸泡一夜 ,用碘液检查是否有淀粉 ,若已去除完全 , 则用 2%苏打水冲洗至中性,干热灭菌 后备用 )。
环境中纤维素降解菌的筛选和初步鉴定
生物技术班
实验目的 实验原理 实验器材 实验步骤 实验结果与分析
实验目的 • 从环境中筛选出能降解纤维素的菌株 • 初步鉴定出菌株所属的类型
试验原理
• 纤维素酶酶系组成及降解机理 纤维素酶酶系包括内切葡聚糖酶(Cx酶)、外切 葡聚糖酶(Cl酶),[来自真菌简称CBH,来自细菌简 称Cex)]和B.葡聚糖苷酶l,也称纤维二糖酶,简 称BG)。滤纸酶(FPase)活力代表了三种酶协同作用 后的总酶活力。 纤维素是有许多葡萄糖分子通过β-1,4一糖苷 键连接起来的大分子物质,对其的水解需要上述 三种酶的共同作用。酶的种类完整性、各种酶之 间的比例兲系等都会影响到纤维素酶的整体活力 。
分离
(1)无菌条件下,取富集后的培养液将土壤悬液秲释成101~10-7系列浓度。
(2)分别用秱液器精确地吸取各秲释菌液0.2 ~0.3 mL,对号 先后涂布于编好号刚果红培养基平板,(涂布时涂布棒要从 浓度小的梯度开始,将加入平板培养基上的土壤秲释液在 整个平板表面涂匀,涂完一个平板用酒精灯灭菌)。置于 30 ℃ 培养箱中,倒置培ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ一周。
初筛
以下各步骤均在无菌条件下进行。 (1)称取土壤样品10 g,倒入含有90 mL水和玱璃珠的三角 瓶中振荡5 min,使土样充分打散。(注意:等水冷却了 再倒入土样。) (2)取 5 mL悬液加入盛有 50 mL富集培养基 (纤维素琼脂培 养基 )的三角瓶,在 28 ℃和 150 r/min下, 振荡培养 3~ 5 d后 秱取 5mL培养液至另一盛有新鲜富集培养基的三角瓶中继 续培养。

纤维素降解菌系的筛选及降解稻草条件研究

纤维素降解菌系的筛选及降解稻草条件研究

纤维素降解菌系的筛选及降解稻草条件研究摘要:以已分离的11株纤维素降解菌为材料,采用滤纸崩解法和透明圈法,初步筛选出4株纤维素降解能力较强的菌株。将这4株单菌进行两两组合,研究混合菌系在9d内的CMC酶活和FPA酶活与单菌发酵之间的异同。结果表明,混合菌发酵CMC酶活和FPA酶活均优于单一菌株;同时筛选出一组具有高降解能力的混合菌体系;并对该混合菌系降解稻草的最适反应温度、最适初始pH值、产生还原糖的时间进行了研究,结果表明,在30℃、pH值4.5、发酵96 h时混合菌降解稻草的效果最好。关键词:纤维素降解菌;筛选;CMC酶活;FPA酶活;还原糖含量;降解条件Screening of Cellulose Degrading Microorganism and the Degrading Condition of Rice StrawAbstract: Four strains with strong degradation ability to cellulose materials were screened out of 11 bacteria using filter paper degradation method and clear halo method. Then a mixed germ with higher degradation ability was obtained as the CMC and FPA enzyme activity of mixed bacteria and pure bacterium was compared. The optimum degrading condition of the mixed germ to rice straw was 30℃, pH 4.5, and fermentation for 96 h.Key words: cellulose degrading microorganism; screening; CMC enzyme activity; FPA enzyme activity; degrading condition纤维素是地球上最廉价、最丰富的可再生资源。全世界每年纤维素及半纤维素的生成量为850亿t。利用微生物产生的纤维素酶来分解和转化纤维素是纤维素利用的有效途径。纤维素的生物降解对开辟新能源和防止其污染环境有重要意义,一直是生物技术领域的研究重点[1,2]。在长期生产实践中发现该生物过程是微生物单独作用不能完成或只能微弱进行的,必须依靠两种或两种以上的微生物共同作用才能完成,微生物混合培养或混合发酵已越来越受重视[3]。而且国内对产纤维素酶能力较强的单一菌种研究较多,菌种混合发酵的研究较少[4,5]。本试验在纤维素降解单一菌株研究的基础上,着力于筛选降解纤维素的混合菌系,旨在为纤维素的高效转化提供依据。1材料与方法1.1菌种纤维素降解菌分别来自枯树根、烂菜叶、牛粪和牛胃中。1.2培养基制备PDA培养基:马铃薯200 g,蔗糖20 g,琼脂粉20 g,水1 000 mL,pH值6.5。滤纸条鉴定培养基:(NH4)2SO4 0.10%, KH2PO4 0.10%, MgSO4·7H2O 0.05%,K2HPO4 0.20%,酵母膏0.01%,滤纸条(规格为1 cm×7 cm)1块,pH值6.5。纤维素刚果红培养基:(NH4)2SO4 0.20%,MgSO4·7H2O 0.05%,KH2PO4 0.10%,NaCl 0.05%,CMC-Na 2.00%,刚果红0.02%,琼脂2.00%,pH值6.5。液体发酵培养基:KH2PO4 1.00 g, NaCl 0.10 g, MgSO4·7H2O 0.30 g, NaNO3 2.50 g, FeCl3 0.01 g,CaCl2 0.10 g,秸秆木质纤维素20.00 g,pH值7.20~7.40。1.3菌种初筛透明圈直径(H)与菌落直径(D)比值的测定:将11株保藏菌种(菌种名称分别为N1、N2、N3、N4、N5、N6、N7、N8、N9、N10、N11)活化后分别接种到PDA培养基上,30℃培养3d。将每一株菌分别转接到纤维素刚果红培养基上,30℃培养4 d后,加入适量1 mol/L的NaCl溶液,浸泡1 h,根据H与D比值的大小进行初筛。单菌株滤纸失重率的测定:将透明圈大的菌种接种于滤纸条鉴定培养液中,以不接种处理作对照,28℃摇床培养8 d,分别在2、4、6、8 d时测其失重率。滤纸失重率的测定:用滤纸过滤发酵液,将残留物80℃烘干称重,用减重法计算出滤纸失重率。失重率=(培养前底物干重-培养后底物干重)×100%/培养前底物干重。将单菌株滤纸失重率较大且H/D值大于2.0的菌株作为复筛菌种。1.4复筛将初筛所得单菌种进行两两组合,对单菌种和不同组合菌种测定羧甲基纤维素酶活和滤纸酶活。以体积比为1∶1的接种比例、10%的接种量分别接入固态培养基中。1.4.1羧甲基纤维素酶活测定①酶液的制备:将发酵液于4 000 r/min,4℃,离心20 min,取上清液,备用。②纤维素酶活力的测定方法(DNS法):取A、B、C共3支50 mL 比色管,在A、B管中分别加入1.5、0.5 mL的1% CMC-Na溶液(用pH值4.8的醋酸-醋酸钠缓冲液配制)适当稀释的酶液, C管中加入1.5 mL的pH值为4.8的醋酸-醋酸钠缓冲液和0.5 mL酶液,50℃下保温30 min,然后在3支比色管中分别加入2.5 mL的DNS试剂,沸水浴5 min后放入水中冷却,终止反应,定容至25 mL,摇匀,在波长520 nm处测定吸光值(C管作空白对照),并从葡萄糖标准曲线上查出相应的葡萄糖含量,再折算成酶活力单位。CMC酶活力定义为:在pH值4.8,50℃条件下,1 mL酶液每分钟水解羧甲基纤维素钠生成1 μg葡萄糖的酶量,称为一个酶活力单位,以U/mL表示。1.4.2滤纸酶活(FPA)测定取A、B、C共3支具塞比色管,在A、B管中加入pH值4.8醋酸-醋酸钠缓冲液1.5 mL和1 cm×6 cm规格的新华滤纸条(约50 mg),50℃下预热10 min后,加入0.5 mL适当稀释的酶液,C管不加底物作空白对照,50℃下保温60 min,然后在3支比色管中分别加入2.5 mL DNS试剂,沸水浴5 min后立即在水中冷却,终止反应,定容至25 mL,摇匀,在波长520 nm处测定吸光值(C管作空白对照),根据葡萄糖标准曲线计算酶活力。酶活力定义为:在pH值4.8,50℃条件下, 1 mL酶液每分钟水解滤纸条生成1μg葡萄糖的酶量,称为一个酶活力单位,以U/mL 表示。1.5菌种降解稻草条件研究还原糖含量测定按照DNS比色法[6]进行。2结果与分析2.1初筛结果由经过活化的11株菌株在刚果红培养基上的生长情况(表1)可知,菌株N1、N2、N3、N7、N8和N9的滤纸失重率相对较高;从透明圈与菌落圈直径之比来看,菌株N1、N3、N7、N8的H/D都超过2.0。因此,选取N1、N3、N7、N8号菌株作为复筛对象。2.2复筛结果发酵过程中菌系CMC酶活的变化情况见表2。由表2可知,接种后1~2 d内酶活逐渐上升,大部分菌株在3~4 d时酶活出现最高峰值,5~6 d酶活开始下降,7~9 d酶活又缓慢上升。两种菌株混合培养在一定程度上会提高CMC酶活,组合菌株N7+N8培养4 d时的CMC酶活为195.7U/mL,相当于其菌株单独培养平均酶活的2.36倍。表3表示的是滤纸酶活在发酵过程中的变化情况,总体的变化趋势是在1~4 d 内先上升,5~7 d上升到峰值,之后再下降。两种菌混合培养时FPA酶活也有一定程度的提高,组合菌株N7+N8在发酵6d时的FPA酶活为30.5 U/mL,相当于其菌株单独培养平均酶活的1.7倍。因此,选取组合N7+N8作为最优纤维素降解混合菌系。2.3组合菌株N7+N8降解稻草的最适温度分别研究了温度在20、30、40、50、60℃时混合菌降解稻草后的CMC酶活、FPA 酶活、产还原糖量(表4)。由表4可知,CMC酶活、FPA酶活、还原糖含量三者之间存在较明显的正相关性,三者均在温度为30℃时达到最大值。因此选择30℃作为混合菌降解稻草的最适温度。2.4组合菌株N7+N8降解稻草的最适pH值分别研究了初始pH值为4.0、4.5、5.0、5.5和6.0时混合菌降解稻草后的CMC酶活、FPA酶活、还原糖量。由表5可知,初始pH值为4.5时,CMC酶活、FPA酶活、还原糖含量三者均达到最大值。因此选择4.5为混合菌降解稻草的最适初始pH值。2.5组合菌株N7+N8降解稻草的最适培养时间在混合菌降解稻草的最优发酵条件下,每隔12 h测定1次其生长状况及产糖情况,研究培养时间对混合菌生长及产还原糖的影响,结果见图1。由图1可知,混合菌系在培养72 h之前,还原糖产量较低,在培养72~96 h过程中,混合菌系迅速产生还原糖,在96 h时还原糖产生量最高,达1.8 g/L。3讨论本研究筛选出了一组具有较高纤维素降解活力的混合菌系,该混合菌系的CMC 酶活和滤纸酶活均高于单一菌株;同时研究了该混合菌系降解稻草的最适反应温度、最适初始pH值及培养时间对还原糖量的影响。本研究虽对上述试验条件进行了探讨,但以下问题有待进一步研究:①所得混合菌系纤维素降解酶活力距离生产要求还有很大的差距,应采用诱变等方法对该菌系进行处理,以提高现有菌系的产酶活力;②在利用单因素法研究温度、pH值、培养时间对产酶的影响的基础上,需进一步研究多因素对发酵产酶的影响,以使理论研究更加贴近实际生产。参考文献:[1] MANDELS M, STERNBERG D. Recent advances in cellulose technology[J]. J Ferment Technol,1976,54(4):267-286.[2] HARUTA S,CUI Z,HUANG Z,et al. Construction of a stable microbial community with high cellulose-degra-dation ability[J]. Applied Microbiology Biotechnology,2002,59(4-5):529-534.[3] 冯树,周樱桥,张忠泽. 微生物混合培养及其应用[J] .微生物学通报,2001,28(3):92-95.[4] 史玉英,沈其荣,娄无忌,等. 纤维素分解菌的分离和筛选[J]. 南京农业大学学报,1996,19(3):59-62.[5] 洪洞,黄秀莉. 纤维素酶的应用[J].生物学通报,1997,32(12):18-19.[6] 王玉万,徐文玉. 木质纤维素固体基质发酵物中半纤维素、纤维素和木质素的定量分析程序[J].微生物学通报,1987,14(2):81-84.。

近年纤维素降解菌株筛选研究进展

近年纤维素降解菌株筛选研究进展

第29卷第2期2021年6月纤维素科学与技术Journal of Cellulose Science and TechnologyV ol. 29 No. 2Jun. 2021文章编号:1004-8405(2021)02-0068-10 DOI: 10.16561/ki.xws.2021.02.07近年纤维素降解菌株筛选研究进展宫秀杰,钱春荣,于洋,郝玉波,李梁,姜宇博,吕国一(黑龙江省农业科学院耕作栽培研究所,黑龙江哈尔滨150086)摘要:简述了近年来纤维素降解菌株筛选的研究进展,目前筛选到纤维素降解菌的真菌主要有木霉属Trichoderma、青霉属Penicillium和曲霉属Aspergillus,细菌主要是芽孢杆菌属Bacillus、放线菌主要是链霉菌属Streptomyces。

重点介绍了筛选到的纤维素降解菌的菌株名称、菌株种属鉴定、菌株筛选来源、菌株酶活测定条件和纤维素降解效果等。

同时,对近年来已报道筛选的纤维素降解菌株的产酶活特性及降解效果进行比较。

期望对高效纤维素降解菌株筛选提供借鉴。

关键词:纤维素降解;菌株筛选;研究进展中图分类号:Q939.9 文献标识码:A纤维素是世界上最丰富的可再生资源、可被持续利用的绿色有机质资源,在高等植物、细菌、动物和海藻等生物中广泛存在,每年总量有几百亿吨,具有巨大的经济开发价值,就我国玉米秸秆纤维素而言,每年资源高达1.32亿t(纤维素按32%计算)[1]。

然而,(1)纤维素由D-吡喃葡萄糖环彼此以β-1,4-糖苷键以C1椅式构象联结而成的线形高分子化合物;(2)纤维素由结晶相和非结晶相交错组成,其中结晶相纤维素中大量的羟基基团,产生数目庞大的氢键,这些氢键构成巨大的氢键网格,直接导致了致密的晶体结构的形成[2];(3)纤维素聚合度非常大,约2 000到15 000以上,当大量游离羟基形成氢键时,氢键力非常大,它们使纤维素片之间的距离保持在很小的范围。

纤维素降解菌滤纸条实验结果与讨论

纤维素降解菌滤纸条实验结果与讨论

纤维素降解菌滤纸条实验结果与讨论
纤维素降解菌滤纸条实验的结果可能是指菌落的生长和滤纸条的损耗情况。

根据实验结果,可能有以下几种情况:
1. 生长正常:如果纤维素降解菌在滤纸条上生长良好并降解纤维素,滤纸条会被菌落附近的区域逐渐降解掉。

这表明纤维素降解菌能够有效地将纤维素分解为可利用的物质。

2. 生长不良:如果纤维素降解菌的生长受到限制,可能导致滤纸条上没有或者只有少量的菌落生长。

在这种情况下,滤纸条上的纤维素降解程度可能较低。

3. 滤纸条完全未被降解:如果纤维素降解菌无法降解纤维素或者菌落没有在滤纸条上生长,滤纸条可能完全不被降解。

这可能表示纤维素降解菌对纤维素不具有降解能力,或者实验条件不适合菌落生长及纤维素降解。

对于实验结果的讨论,可以考虑以下几个方面:
1. 与控制组的比较:将实验组的结果与没有加入纤维素降解菌的对照组进行比较。

如果实验组的滤纸条有明显的降解或菌落生长,而对照组没有,可以推断纤维素降解菌在滤纸条降解中起到了重要作用。

2. 影响菌生长和纤维素降解的因素:分析实验过程中可能影响纤维素降解菌生长和滤纸条降解的条件因素,例如温度、pH 值、营养成分等。

可以探讨某些条件对菌落生长和纤维素降解
的影响程度。

3. 结果的可再现性:如果实验结果得到了重复验证,说明该实验结果具有可再现性,对于研究纤维素降解菌的特性和应用具有重要参考价值。

4. 实验结果的意义:讨论实验结果对于纤维素降解领域的研究具有什么意义,以及对于解决环境问题、生物能源开发等方面的应用价值。

需要注意的是,纤维素降解菌滤纸条实验的结果和讨论需要根据具体实验设计和结果来展开,上述内容仅为一般参考。

纤维素降解细菌的筛选及其培养基的优化

纤维素降解细菌的筛选及其培养基的优化

纤维素降解细菌的筛选及其培养基的优化自然界中能够降解和利用纤维素的微生物种类繁多,真菌、细菌、放线菌以及部分酵母菌等很多主要的微生物类群中都有,但长久以来人们一直以产酸性胞外纤维索酶的木霉、曲霉等真菌作为主要的研究对象。

近年来,随着纤维素酶在洗涤剂、棉织品水洗抛光整理和制浆造纸等行业上的应用和发展,使得由细菌产生的中性以及碱性纤维素酶得到广泛重视,尤其是细菌产生的胞外纤维素酶拥有简化发酵工艺,节约资源的优势,正逐步显示出它良好的使用性能和巨大的工业价值。

1 材料与方法1.1 材料1.1.1 土壤样品采集造纸厂排水处附近中性偏碱性土壤。

1.1.2 培养基(1)筛选培养基A:蛋白胨10 g,羧甲基纤维素钠10 g,NaC1 5 g,磷酸二氢钾1 g,琼脂18 g,水1 000 ml,pH值调至8。

筛选培养基B:磷酸二氢钾2 g,硫酸铵 1.4 g,硫酸镁 0.3 g,氯化钙 0.3 g,CMC 20 g,琼脂18 g,水1 000 ml,pH值调至8。

(2)斜面培养基:牛肉膏3 g,蛋白胨10 g,NaC1 5 g,琼脂15~20 g,水1 000 ml,pH值7。

(3)种子培养基:蛋白胨10 g,酵母膏5 g,NaC1 10 g,水1 000 ml,pH值7。

(4)基础培养基:羧甲基纤维素钠10 g,蛋白胨10 g,磷酸二氢钾1 g,硫酸镁 0.2 g,NaC1 10 g水1 000 ml,pH值7。

1.2 方法1.2.1 刚果红染色鉴定法1.2.2 粗酶液制备方法将发酵液于4 500 r/rain离心15 rain,取其上清液收集保存。

1.2.3 酶活测定方法0.5 的粗酶液加入1.5 用柠檬酸缓冲液配制的0.51%的CMC.Na溶液,50℃作用15 min,加入DNS 1.5 沸水浴5 rain,540 nm测光吸收,酶活力定义为每1 h 产生1 g还原糖所需的酶量为一个纤维素酶活力单位用1 U/ml表示。

纤维素降解饲料的原理是

纤维素降解饲料的原理是

纤维素降解饲料的原理是
纤维素降解饲料的原理是通过添加一种或多种纤维素降解菌来分解饲料中的纤维素成分。

纤维素是植物细胞壁的主要成分,含有大量的纤维素的饲料往往难以被动物消化吸收,降解纤维素可以提高饲料的消化率,增加饲料的营养价值。

纤维素降解菌是一种能够分解纤维素的微生物,它们能够产生纤维素酶,将纤维素分解为较小的可溶性纤维素组分,如纤维素和半纤维素。

这些可溶性纤维素组分更容易被动物的胃肠道消化酶分解吸收。

纤维素降解饲料的原理是通过添加纤维素降解菌,促进饲料中纤维素的降解,提高饲料的消化率和营养利用率。

纤维素降解饲料可以增加动物对饲料中纤维素的利用,减少粪便中的未消化纤维素的排出,降低养殖环境的污染。

纤维素降解饲料的应用可以改善饲料的营养质量,提高动物的生长性能和养殖效益。

同时,纤维素降解饲料也可以减少对饲料中抗营养因子的依赖,降低饲料成本,实现可持续的养殖发展。

纤维素降解细菌的筛选及酶活测定

纤维素降解细菌的筛选及酶活测定

纤维素降解细菌的筛选及酶活测定1 材料与方法1.1 含菌样品含菌样品取自校园里的腐烂树叶处的土壤。

1.2 培养基(1)CMC(羧甲基纤维素)培养基:CMC-Na15 g, NH4NO3 1 g,MgSO4 ·7H20 0.5 g,KH2PO4 0.5 g,琼脂2%,H201 000 mL,pH 自然,121 ℃灭菌。

(2)刚果红鉴定培养基:KH2PO4 0.2%,MgSO4 0.05%,(NH )2SO40.1%,琼脂2%,刚果红0.02%,CMC—Na 2%,NaC1 0.05%,pH自然。

(3)液体产酶培养基:CMC—Na 15 g,NH4 NO31 g,KH2PO4 1 g,MgSO4 0.5 g,H20 1000 mL,初始pH值霉菌调为5,细菌调为8 1.3 菌株的筛选初筛采用滤纸条崩解实验及刚果红平板识别,复筛采用液态产酶鉴定。

1.4 CMC酶活力的测定1.4.1 DNS法绘制标准曲线采用3,5一二硝基水杨酸比色定糖法(DNS) 测定酶解液中还原糖含量。

取9支比色管,分别按表顺序加入各种试剂,将各管溶液混匀,用空白管溶液调零,测520 nm处的光密度值,绘制标准曲线1.4.2 测酶活将菌株接种于发酵培养基,30℃,l80 rpm培养4 d,从培养基中取l ml菌液放人试管,加水稀释至5 ml,4000 rpm离心5 min。

移取上清液 0.5 ml于试管中,加入含 0.5% CMC—Na的柠檬酸缓冲液(0.05 mol/L,pH 4.4)1.5 ml,50℃水浴锅准确作用30 min,在每试管内加 1.5 ml DNS试剂,沸水浴 5 min,立即冷却,520 nm处测定其OD值,对比标准曲线,求葡萄糖含量。

酶活力计算公式:酶活力=葡萄糖量×10(10一稀释倍数)酶活力单位(u)=(1 mg葡萄糖/m1)·30 min。

2.流程分析(1)纤维素降解菌的筛选:将含菌样品富集培养后,取菌液0.1 mL 涂布于羧甲基纤维素平板中,待其长出菌落后,进行平皿划线法分离,分离到一系列纤维素降解菌。

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

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AbstractCellulose 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.纤维素是地球上最丰富、来源最广泛的碳水化合物,同时也是地球上最大的可再生资源,占地球生物量的约50%[1]。

纤维素分子本身的致密结构以及由木质素和半纤维素形成的保护层造成纤维素不容易降解而难以被充分利用或被大多数微生物直接作为碳源物质而转化利用。

纤维素降解菌的分离与筛选微生物资源的开发与利用

纤维素降解菌的分离与筛选微生物资源的开发与利用

纤维素降解菌的分离与筛选微生物资源的开发与利用纤维素是一种广泛存在于自然界中的高分子有机化合物,由大量的葡萄糖分子组成。

在生物学中,纤维素是植物细胞壁的主要组成部分,也是陆地生态系统中最常见的有机物质之一。

然而,由于其结构复杂、难以分解,纤维素对于生物体的降解造成了很大的挑战。

而纤维素降解菌就是一类能够分解、降解纤维素的微生物。

它们通过产生纤维素酶,将纤维素分解成更小分子的糖类,从而为自身提供能量和营养物质。

这类菌种在生物能源、环境保护、农业生产等方面具有重要的应用潜力。

因此,分离与筛选纤维素降解菌,开发和利用其微生物资源,对于推动生物技术的发展和解决环境问题具有重要意义。

纤维素降解菌的分离是研究者们开展微生物资源开发与利用工作的第一步。

在分离纤维素降解菌时,一般会从自然环境中选取一些能够产生纤维素降解酶的样品,如土壤、淡水等,进行采样。

接下来,通过在富含纤维素的培养基上进行接种和筛选培养,通过观察菌落和菌液的形态、颜色等特征,以及通过测定降解效果,最终得到纤维素降解菌的纯培养。

筛选纤维素降解菌的关键是通过对菌株的降解能力评价。

这种评价可以通过孔板筛选、固体培养基筛选以及液体培养基筛选等方式进行。

其中,孔板筛选是最常用的方法之一。

通过孔板上的纤维素固体培养基,可以筛选出具有较强纤维素降解能力的菌株。

此外,在液体培养基中添加纤维素底物,通过测定底物的降解率,也可以评价菌株的降解能力。

纤维素降解菌的开发与利用离不开对其微生物资源的研究和应用。

一方面,研究者们可以通过对纤维素降解菌的基因组学、蛋白质组学等方面的研究,了解其纤维素降解途径和关键酶系统,为进一步优化菌种提供理论基础。

另一方面,纤维素降解菌的应用潜力很广泛。

例如,通过改造纤维素降解菌的基因,可以增强其降解能力,使其在生物质能源开发中发挥更大的作用;同时,纤维素降解菌的应用还可以在纸浆工业、饲料添加剂以及餐厨垃圾处理等方面发挥积极作用。

总之,纤维素降解菌的分离与筛选是开发与利用其微生物资源的关键步骤。

纤维素降解菌的分离和筛选

纤维素降解菌的分离和筛选

纤维素降解菌的分离和筛选1.实验目的:1.掌握纤维素降解菌的的分离和筛选的方法2.学会会培养基的制备3.再次了解菌落的形态2.实验原理:从美术楼后面树林中取适量的土壤,用无菌水将得到的样品经适当稀释, 在28℃下培养1d,稀释10-6、10-7、10-8三个浓度,分别接种于鉴别培养基中培养, 每组3个平行,在37℃下培养2-3 d,然后进行初筛,重复以上步骤,直至获得纯的菌株。

最后镜检。

3.试验方法:1. 取样先从树林中取10g土壤(10—15cm深)。

用灭菌的塑料袋盛装。

2.饥饿培养秤取10g土壤,置于250ml的装有90ml无菌水的锥形瓶中,摇匀,在37℃下培养1d。

3.梯度稀释所需仪器:试管(8支)、洗耳球、移液管。

需要先经高压蒸气灭菌的仪器:试管(每只内装9ml蒸馏水)、移液管。

用移液管从饥饿培养土壤液中吸取1ml土壤悬液加入盛有9ml无菌水的试管中充分混匀。

然后用移液管从此试管中吸取1ml加入另一盛有9ml无菌水的试管中,混合均匀,以此类推制成10-1,10-2,10-3,10-1,10-2,10-310-4,10-5,10-6,10-7,10-8不同稀释度的土壤溶液。

4.选择培养○1刚果红培养基的制备所需要的仪器有:500ml锥形瓶、天平、药匙、玻璃棒、电炉、摇床、培养基,用2层纱布加棉花做成瓶塞,将瓶口塞紧,再在瓶塞外包裹两层报纸,用线绳扎紧,在121℃下高压蒸汽灭菌20min。

灭菌后,倒9个灭菌平板,凝固后待用。

○2涂布平板将上述已倒培养基的9个平板底面分别用记号笔写上10-6、10-7、10-83种稀释度(每个稀释度划3个平板)。

然后用移液管分别由10-6、10-7,10-8三管土壤稀释液中各吸取0.2ml对号放入已写好稀释度的平板中,用无菌涂布器在培养基表面轻轻地涂布均匀,室温下静置5~10min,使菌液吸附进培养基。

38℃倒置培养2-3d,至菌落长出,产生纤维素酶的菌落周围将会出现透明圈。

微生物分离纤维素降解菌的筛选与分离

微生物分离纤维素降解菌的筛选与分离

微生物分离纤维素降解菌的筛选与分离纤维素是一种广泛存在于自然界中的有机化合物,它是植物细胞壁的主要组成部分。

纤维素具有高度的生物降解性,然而,其高度结晶性和复杂的结构使其难以被常规的酶解系统降解。

在生物领域中,微生物分解是一种有效且环保的方法,因此,筛选和分离纤维素降解菌对于提高纤维素降解效率具有重要意义。

一、筛选纤维素降解菌的方法1.1 培养基的选择筛选纤维素降解菌的第一步是选择合适的培养基。

常用的纤维素降解培养基包括CMC(羧甲基纤维素钠)、Avicel(微晶纤维素)、Whatman No.1滤纸等。

这些培养基能够提供纤维素降解菌所需的碳源和营养物质,有利于菌群的生长和繁殖。

1.2 筛选方法传统的筛选方法是利用纤维素作为唯一的碳源,在培养基中培养环境中的微生物,通过测定产酶能力来判断纤维素降解菌的存在。

常用的方法有:(1)红色亚甲基纤维素(RAC)将纤维素培养基添加亚甲基蓝等指示剂,在纤维素降解区域由蓝色转变为红色,表明纤维素被降解。

(2)半定量筛选利用葡萄糖法测定纤维素降解能力。

在培养基中添加不同浓度的纤维素,观察菌落的生长情况和菌液中的葡萄糖含量,评估纤维素降解能力。

(3)放射标记纤维素将放射性同位素标记在纤维素分子上,通过测定纤维素的解脱率来评估菌株的降解能力。

二、纤维素降解菌的分离与鉴定2.1 分离方法从自然环境中分离纤维素降解菌是筛选过程的关键步骤之一。

常用的分离方法包括:(1)稀释平板法将适当稀释的样品在纤维素培养基上均匀涂布,经过一段时间后,将生长的菌落分离并培养纯种。

(2)可溶性物质包埋法将样品与纤维素培养基搅拌均匀,接种到含有纤维素的胶状物上,培养一段时间后,可分离出纤维素降解菌。

2.2 鉴定方法为了确定分离的菌株是否为具有纤维素降解能力的菌株,需要进行鉴定。

常用的鉴定方法包括:(1)形态学鉴定观察菌落的形态、颜色和菌落边缘等特征,使用显微镜观察细胞的形状和结构。

(2)生理生化特性鉴定测定菌株的氧耗、氧释等生理特征,通过测定菌株对不同碳源和氮源的利用情况来判断其代谢特性。

枯草芽孢杆菌纤维素降解

枯草芽孢杆菌纤维素降解

枯草芽孢杆菌纤维素降解枯草芽孢杆菌是一种常见的纤维素降解菌,具有较高的纤维素降解能力,对于生物质资源的利用具有重要意义。

本文将从枯草芽孢杆菌的分类特征、纤维素降解机制、应用前景等方面进行探讨。

一、枯草芽孢杆菌的分类特征枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)是一种革兰氏阳性菌,属于芽孢杆菌属(Bacillus),是一类广泛存在于自然环境中的细菌。

枯草芽孢杆菌具有较强的耐热性和耐酸碱性,能够在较宽的温度范围和pH范围内生长繁殖,适应性强。

二、纤维素降解机制纤维素是一种复杂的多糖类物质,主要由纤维素、半纤维素和木质素组成。

枯草芽孢杆菌通过产生多种纤维素酶来实现对纤维素的降解。

其中包括纤维素酶、木聚糖酶、半纤维素酶等。

这些酶能够将纤维素分解为较低级别的糖类物质,如葡萄糖、木糖等,从而实现对纤维素的降解。

三、枯草芽孢杆菌在生物质资源利用中的应用前景1. 生物质能源开发利用:枯草芽孢杆菌具有较高的纤维素降解能力,可以将废弃的农作物秸秆、木材废料等生物质资源转化为可再生能源,如生物乙醇、生物气等。

2. 饲料添加剂:枯草芽孢杆菌可以分解纤维素为可被动物消化吸收的低聚糖,将其应用于饲料中可以提高饲料的营养价值,增强动物的消化吸收能力。

3. 环境污染治理:生物质资源的高效利用可以减少传统能源的消耗,降低环境污染。

枯草芽孢杆菌在纤维素降解过程中产生的酶可以降解有机废弃物,减少土壤和水体的污染。

4. 生物制药领域:枯草芽孢杆菌可以产生多种有益物质,如抗生素、酶等。

这些物质在生物制药领域具有广泛的应用前景,可以用于制备药物、抗菌剂等。

总结:枯草芽孢杆菌作为一种常见的纤维素降解菌,具有较高的纤维素降解能力,对于生物质资源的利用具有重要意义。

通过产生多种纤维素酶,枯草芽孢杆菌能够将纤维素降解为可利用的低聚糖类物质。

枯草芽孢杆菌在生物质能源开发利用、饲料添加剂、环境污染治理以及生物制药领域都具有广阔的应用前景。

随着对生物资源的需求不断增加,枯草芽孢杆菌的研究和应用将会得到更多关注,推动生物质资源的高效利用和环境可持续发展。

常温纤维素降解菌的分离与鉴定

常温纤维素降解菌的分离与鉴定

常温纤维素降解菌的分离与鉴定陈燕;周孙全;郑奇士;周义军;王艳;谭佑铭【摘要】目的分离培养常温下能降解纤维素的细菌.方法采集腐烂植物样本6份、表层土壤样本6份和污染水体样本2份;在22 ℃条件下,采用复合纤维素培养基筛选,羧甲基纤维素钠刚果红平板分离,富集培养基扩增培养;重复多次操作,测定纤维素酶活性后获得常温下具有纤维素酶活性的菌株;提取细菌基因组DNA,对16S rDNA 进行测序,并与Genebank对比,鉴定其种属.结果分离出3株常温下具有纤维素酶活性的细菌,其纤维素酶活性分别为0.028、0.57和1.2 μg/min.经鉴定,3株细菌与类芽孢杆菌属、暂定种金黄色杆菌和金黄杆菌的匹配度分别为99%、97%和97%.结论从腐烂的树叶、腐烂树叶下的表层土壤和污染水体中均能分离出常温下具有纤维素酶活性的菌株.【期刊名称】《上海交通大学学报(医学版)》【年(卷),期】2010(030)008【总页数】4页(P1018-1020,封3)【关键词】纤维素降解菌;分离;筛选;纤维素【作者】陈燕;周孙全;郑奇士;周义军;王艳;谭佑铭【作者单位】上海交通大学,公共卫生学院,上海,200025;上海交通大学,公共卫生学院,上海,200025;上海交通大学,公共卫生学院,上海,200025;上海交通大学,公共卫生学院,上海,200025;上海交通大学,公共卫生学院,上海,200025;上海交通大学,公共卫生学院,上海,200025【正文语种】中文【中图分类】S188纤维素是构成植物细胞壁的主要成分,也是地球上最丰富的可再生资源。

纤维素的降解需要外切葡聚糖酶、内切葡聚糖酶等多种酶的共同作用才能完成。

部分细菌和真菌具有纤维素酶活性,但需要较高的工作温度,因此,人类对纤维素的利用十分有限[1]。

本研究拟在室温下分离具有纤维素酶活性的细菌,为提高纤维素的利用度,为污染环境的生态修复提供较为有效的菌株。

1 材料与方法1.1 环境样品于2009年10月2日(雨后第2天)在上海植物园采集腐烂的树叶、竹根和野草;从腐烂的植物下采集表层湿润、肥沃的土壤;从被污染且长有大量水生植物的景观水体中采集水样。

纤维素降解菌菌落特征

纤维素降解菌菌落特征

纤维素降解菌菌落特征一、概述纤维素是植物细胞壁中最主要的成分之一,但由于它的复杂结构和高度结晶性,使得大多数生物无法降解。

然而,存在着一些特定的微生物可以分解纤维素,这些微生物被称为纤维素降解菌。

本文将从菌落特征方面探讨纤维素降解菌的相关知识。

二、形态特征1. 形态多样性纤维素降解菌在形态上具有较大的多样性,包括球形、棒状、弯曲状等不同形态。

其中,球形的常见菌属有Actinoplanes和Streptomyces;棒状的常见菌属有Cellulomonas和Clostridium;弯曲状的常见菌属有Fibrobacter和Ruminococcus等。

2. 色泽特征不同种类的纤维素降解菌在颜色上也存在差异。

例如,Cellulomonas 在培养基上呈现出白色或淡黄色;Streptomyces则呈现出灰色或蓝灰色;而Ruminococcus则呈现出淡黄色或浅蓝色等。

三、生长特征1. 生长速度纤维素降解菌的生长速度较慢,通常需要较长的时间才能形成可见的菌落。

2. 菌落形态不同种类的纤维素降解菌在菌落形态上也存在差异。

例如,Cellulomonas的菌落呈现出白色、光滑、整齐;Streptomyces则呈现出平坦或隆起的表面,有时会有棕色色素沉积;而Ruminococcus则呈现出圆形或不规则形状,表面光滑。

3. 生长条件纤维素降解菌对生长条件有一定要求。

一般来说,它们需要适宜的温度、pH值和氧气含量等条件才能正常生长。

例如,Clostridium在厌氧条件下生长最佳,pH值在6.5-7.5之间;而Fibrobacter则需要较高的温度和较低的pH值才能生长。

四、代表性纤维素降解菌及其特征1. CellulomonasCellulomonas是一种常见的纤维素降解菌属。

它们具有白色或淡黄色的颜色特征,菌落呈现出光滑、整齐的特点。

此外,Cellulomonas能够在较宽的温度范围内生长,并且对氧气含量的要求较低。

纤维素降解菌资料

纤维素降解菌资料

纤维素降解菌资料那些是植物结构多糖,是细胞壁的主要成分。

通过对降解纤维素微生物发生的分析。

可知具有降解纤维素能力的微生物分布在细菌、放线菌、和真菌的许多菌属中,其中真菌被认为是自然界中有机质特别是纤维素物质的主要降解者、降解纤维素微生物种类木质素的存在木质素(lignin )与纤维素及半纤维素共同形成植物体骨架,是自然界中在数量上仅次于纤维素的第二大天然高分子材料,据估计全世界每年可产生600万亿吨[18] 。

木质素是植物的主要成分之一,它是植物细胞胞间层和初生壁的主要填充物,其产量是仅次于纤维素的最为丰富的有机物,通常在木质细胞中占15%~30%。

从化学结构看[19],针叶树的木质素主要由松柏醇的脱氢聚合物构成愈创木基木质素;阔叶树的木质素由松柏醇和芥子醇的脱氢聚合物构成愈创木基紫丁香基木质素;而草本植物则是由松柏醇、芥子醇和对香豆醇的脱氢聚合物和对香豆酸组成因而使木质素成为结构复杂、稳定、多样的生物大分子物。

木质素依靠化学键与半纤维素连接,包裹在纤维之外,形成纤维素。

植物组织由于木质素存在而有了强度和硬度。

在生活生产中,大部分的木质素被直接排放,不仅浪费了这种宝贵的资源,还对周围环境产生巨大影响,因此研究木质素的降解和利用越来越成为热门的课题。

绿色植物占地球陆地生物量的95% ,其化学物质组成主要是木质素、纤维素和半纤维素,它们占植物[]干重的比率分别为15%~20%,45%和20% 农作物秸杆是这类生物质资源的重要组成部分,全世界年产量为20 多亿吨,而我国为 5 亿多吨但是,要充分、有效地利用这类资源却相当困难,这是由于秸秆产量!" B ’随季节变化,且量大、低值、体积大、不便运输,大多数动物都不能消化其木质纤维素,自然降解过程又极其缓慢,导致大部分秸秆以堆积、荒烧等形式直接倾入环境,造成极大的环境污染和浪费’存在于秸秆中的非水溶性木质纤维素很难被酸和酶水解,主要是因纤维素的结晶度、聚合度以及环绕着纤维素与半纤维素缔合的木质素鞘所致’木质素与半纤维素以共价键形式结合,将纤维素分子包埋在其中,形成一种天然屏障,使酶不易与纤维素分子接触,而木质素的非水溶性、化学结构的复杂性,导致了秸秆的难降解性’所以,要彻底降解纤维素,必须首先解决木质素的降解问题’因此,秸秆利用的研究从过去的降解纤维素的研究转向了木质的降解研究,作者对此进行了综述’木质素降解微生物的种类在自然界中,能降解木质素并产生相应酶类的生物只占少数%木质素的完全降解是真菌、细菌及相应微生物群落共同作用的结果,其中真菌起着主要作用% 降解木质素的真菌根据腐朽类型分为:白腐菌———使木材呈白色腐朽的真菌;褐腐菌———使木材呈褐色腐朽的真菌和软腐菌%前两者属担子菌纲,软腐菌属半知菌类% 白腐菌降解木质素的能力尤于其降解纤维素的能力,这类菌首先使木材中的木质素发生降解而不产生色素%而后两者降解木质素的能力弱于其降解纤维素的能力,它们首先开始纤维素的降解并分泌黄褐色的色素使木材黄褐变,而后才部分缓慢地降解木质素% 白腐菌能够分泌胞外氧化酶降解木质素,因此被认为是最主要的木质素[,]降解微生物!木质素的生物降解的应用木质素的生物降解目前成功地用于生产实践的实际应用尚不多见,但在有些方面的研究已经显现出诱人的前景-&)造纸工业分解木质素的酶类在造纸工业上的应用有两个方面,一是用改造旧的造纸工艺,用于生物制浆、生物漂白和生物脱色-黄孢原毛平革菌和P.brvispora等在国外已经得到成功利用-如用P.brvispora)(%/ 进行生物制浆预处理可降低47%的能耗并增加了纸浆的张力,但它们的木质素降解率和产酶量都还是极为有限的,处理时间过长,距大规模推广应用尚有一定的距离- 二是木质素分解菌或酶类用于造纸废[]水的处理,这方面的国内外研究报告已有很多且已取得了一定的实效0 -%)饲料工业木质素分解酶或分解菌处理饲料可提高动物对饲料的消化率- 实际上,木素酶和分解菌的应用已经突破了秸秆仅用于反刍动物饲料的禁地,已有报道饲养猪、鸡的实验效果- 目前,以木素酶、纤维素酶和植酸酶等组成的饲料多酶复合添加剂已达到了商品化的程度-")发酵与食品工业木质纤维素中木质素的优先降解是制约纤维素进一步糖化和转化的关键,已有很多实验偿试使用秸秆进行酒精发酵或有机酸发酵,但看来这还有很长的路要走-在食品工业如啤酒的生产中,可使用漆酶等进行沉淀和絮凝的脱除,使酒类得到澄清-!)生物肥料传统上曾使用高温堆肥的办法来使秸秆转化为有机肥料,但这些操作劳动强度大,近年来不为农民所欢迎最近,秸秆转化为有机肥料的简单而行之有效的办法是秸秆就地还田但是,还田秸秆- -在田间降解迟缓并带来了一系列的耕作问题,而解决这些问题的关键是加速秸秆的腐熟过程,因此,以白腐菌为代表的木质素降解微生物为这种快速腐熟提供了理论上的可能性-在国内,已有几家科研单位在进行相相似文献(10条)1.期刊论文李燕荣.周国英.胡清秀.冯作山.LI Yan-rong.ZHOU Guo-ying.HU Qing-xiu.FENG Zuo-shan 食用菌生物降解木质素的研究现状-中国食用菌2009,28(5)木质素是农作物秸秆中的主要成份之一,木质素降解直接影响秸秆等植物资源的利用效率.从降解木质素的食用菌种类、食用菌木质素降解酶系及其营养调控机理、应用前景共4个方面,综述了食用菌生物降解秸秆木质素的研究现状.2.学位论文黄红丽堆肥中木质素的生物降解及其与腐殖质形成关系的研究2006随着社会的发展,有机固体废物的排放急剧增加。

高效纤维素降解菌的筛选鉴定及特性研究

高效纤维素降解菌的筛选鉴定及特性研究

3、探索高效纤维素降解菌在其他方面的应用,如生物医药、生物防治等领 域;
4、结合现代生物技术手段,如基因工程、代谢工程等,对高效纤维素降解 菌进行遗传改造,提高其性能和适应性。
参考内容
引言
纤维素作为一种重要的生物质资源,在生物能源、材料等领域具有广泛的应 用前景。纤维素降解菌能够将纤维素分解为可利用的糖类,为工业生产和生物技 术领域提供重要的原料。因此,筛选具有高效降解能力的纤维素降解菌并研究其 特性,对于实现纤维素资源的有效利用具有重要意义。
高效纤维素降解菌的筛选鉴定及特 性研究
目录
01 高效纤维素降解菌的 筛选鉴定
03 结论与展望
02
高效纤维素降解菌的 特性研究
04 参考内容
随着生物技术的迅速发展,微生物在环保、能源等领域的应用备受。高效纤 维素降解菌作为其中之一,在解决全球气候变化、生物质能源开发等方面具有重 要意义。本次演示将围绕高效纤维素降解菌的筛选鉴定及特性研究展开论述。
4、数据处理与分析:对测定结果进行统计和分析,比较混合菌种与单一菌 种的降解效果。
3、测定结果
通过上述测定方法,我们发现混合菌种在纤维素降解方面表现出以下优势:
1、混合菌种的纤维素降解率高于单一菌种,说明不同菌种之间的协同作用 有助于提高降解效果。
2、混合菌种的生长曲线呈现平稳增长趋势,说明各菌种之间具有一定的协 同生长作用。
背景
纤维素降解菌主要包括细菌、真菌和放线菌等。这些微生物通过产生纤维素 酶来分解纤维素,将其转化为可利用的糖类。纤维素酶是一种复合酶,包括内切 葡聚糖酶、外切葡聚糖酶和β-葡萄糖苷酶等,分别作用于纤维素的不同部位, 使其降解为单糖。
方法
筛选纤维素降解菌的方法主要包括以下步骤:

纤维素降解菌的产酶条件分析

纤维素降解菌的产酶条件分析

纤维素降解菌的产酶条件分析一、1.药品: 葡萄糖、DNS 试剂(3,5-二硝基水杨酸)、羧甲基纤维素钠(CMC-Na )、柠檬酸、Na 2HPO 4、KH 2PO 4、NH 4NO 3、MgSO 4·7H 2O 、酵母膏、琼脂粉,四水酒石酸钾钠、苯酚、无水亚硫酸钠、氢氧化钠,等2.需配制的溶液和培养基:(准确称取100mg 恒重的葡萄糖,用蒸馏水溶解定容于100ml 容量瓶中,配制成1mg/ml 标准葡萄糖溶液) (2).DNS 试剂(3,5-二硝基水杨酸)、DNS 试剂的配制是:①.称取3,5-二硝基水杨酸0.315 g(化学纯),加水500mL 。

,搅拌5 s ,水浴至45 ℃。

②.然后逐步加入10 mL 0.2g/ mL 的氢氧化钠溶液,同时不断搅拌。

直到溶液清澈透明 (注意:在加入氢氧化钠过程中,溶液温度不要超过48℃)。

③.再逐步加入四水酒石酸钾钠0.910 g 、苯酚0.250 g 和无水亚硫酸钠0.250 g 。

继续45 ℃水浴加热,同时补加水30 mL ,不断搅拌,直到加入的物质完全溶解。

④.停止加热,冷却至室温后,用水定容至100 mL 。

用烧结玻璃过滤器过滤。

取滤液,储存在棕色瓶中,避光保存。

⑤.室温下存放7 d 后可以使用,有效期为6个月。

(3).羧甲基纤维素钠(CMC-Na )、(购买,配置成0.51%的羧甲基纤维素钠溶液) (4).柠檬酸-磷酸盐缓冲液(pH 6~8)(需要柠檬酸和Na 2HPO 4) 不同PH 磷酸氢二钠–柠檬酸缓冲液的配制:24Na 2HPO 4-2H 2O 分子量 = 178.05,0.2 mol/L 溶液含35.01克/升。

C 4H 2O 7·H 2O 分子量 = 210.14,0.1 mol/L 溶液为21.01克/升(5).发酵培养基: CMC -Na 15 g, KH 2PO 4 1 g, NH 4NO 3 1g,MgSO 4 ·7H 2O 0. 5 g, 酵母膏1 g, ( 琼脂粉15 g, 固体培养基用) , H 2O 1,000 mL; 3、所需器材:紫外可见分光光度计、摇瓶、培养皿、摇床、滤纸,等DNS配制注意要点配方:蒸馏水:372.63ml,DNS: 2.79g, NaOH: 5.21g, 酒石酸钾钠:80.53g, 苯酚:2.00ml,亚硫酸氢钠:2.18g配制DNS试剂,3,5-二硝基水杨酸,查阅到的文献中提到的配方很多,各种药品的量都不一样,尤其是DNS的量差别很大。

纤维素分解微生物的分类及特点

纤维素分解微生物的分类及特点

纤维素分解微生物的分类及特点纤维素是一种存在于植物细胞壁中的多糖,由于其结构复杂,对于大多数动物来说很难直接消化吸收。

然而,有一类微生物可以通过分解纤维素来获取能量和营养物质,它们被称为纤维素分解微生物。

纤维素分解微生物广泛存在于自然界中,对于碳循环和有机质分解起着重要的作用。

纤维素分解微生物主要分为三大类,包括细菌、真菌和原生动物。

下面我将分别介绍它们的分类及特点。

一、细菌细菌是纤维素分解微生物中最常见的类别之一。

根据其生境和纤维素分解能力的不同,细菌可以分为以下几类:1. 纤维素产生菌这类细菌能够将碳源转化为纤维素,是纤维素分解微生物中的重要一环。

它们具有较高的纤维素分解能力,对于植物材料的降解具有重要的作用。

2. 纤维素降解菌这类细菌主要利用纤维素酶对纤维素进行降解。

它们产生多种纤维素酶,通过酶解纤维素的β-1,4-糖苷键,将纤维素分解为低聚糖或单糖。

3. 古菌古菌是一类具有原核生物特征的微生物,其在纤维素分解中也起到了重要的作用。

古菌通过产生纤维素酶和其他降解酶,参与植物细胞壁的降解过程。

二、真菌真菌是纤维素分解微生物中另一重要的类别。

真菌通过分泌纤维素酶和其他降解酶来降解纤维素,其中一些真菌还能合成与纤维素降解相关的酶。

1. 真菌的多样性真菌分为许多不同的类别,其中一些类别具有很高的纤维素降解能力。

例如木腐真菌,它们生长在木材中,能够高效地降解木质纤维素。

2. 真菌的降解机制真菌通过分泌具有纤维素降解功能的酶来降解纤维素。

这些酶包括纤维素酶、β-葡聚糖酶等,它们作用于纤维素链的不同位置,将纤维素降解为较小的糖分子。

三、原生动物除了细菌和真菌,原生动物也参与了纤维素的分解过程。

原生动物主要通过共生细菌的帮助来降解纤维素。

1. 共生细菌原生动物在消化过程中会容纳一些纤维素分解菌,这些菌能够合成纤维素酶。

原生动物与共生细菌之间形成一种共生关系,共同参与纤维素的降解过程。

2. 原生动物的贡献原生动物通过摄入纤维素分解细菌和吸收降解产物来促进纤维素的分解和消化。

纤维素降解菌选育研究进展及未来趋势

纤维素降解菌选育研究进展及未来趋势

纤维素降解菌选育研究进展及未来趋势邢鹏飞(生命科学学院 08级生物工程二班)摘要本文总结纤维素酶高产菌选育的国内外研究进展,概括了迄今为止筛选出的纤维素酶高产菌的徽生物种群及其产酶特点,以及诱变育种、原生质体融合技术育种、纤维素酶基因克隆的国内外研究现状,对今后纤维素降解菌的选育研究未来发展趋势做了分析和综述。

关键词:微生物;降解;纤维素;纤维素酶;选育;纤维素是地球上廉价且年产量巨大的可再生资源。

微生物作为处理纤维素的一种手段,把纤维素水解成有葡萄糖等物质,进一步发酵生产酒精、有机酸等人类急需的能源食物和化工原料等,不仅对环境危害小,而且可以避免由于化石嫌料燃烧所带来的环境污染,更重要的是可以缓解或解决世界性能源危机以及因石油短缺引起的国际问题等。

筛选出高性能纤维素降解菌是开发利用纤维素资源的前提和关键。

一、纤维素1.1纤维素的基本结构纤维素是D-葡萄糖苷以β-1,4-糖苷键连接而成的链状高分子化合物,含碳、氢、氧三种元素,其中碳含量为44.44%,氢含量为6.17%,氧含量为49.39%,其分子式用(C6H10O5)n表示(n为聚合度),纤维二糖是其基本组成单元,一般认为纤维素分子约由8000-12000个葡萄糖残基构成。

常温下不溶于水、不溶于稀酸和稀碱。

纤维素聚集体内的氢键分布不均匀,有的基本上全是氢键,排列定向有序,结构稳定,这样的区域称为结晶区,其他区域则称为无定型区。

所谓结晶度,即指结晶区占纤维素整体的百分率。

纤维素纤维的结晶度增高,则硬度、密度等随之增加,而柔软性和化学反应性等均降低,因此微生物对它的利用越困难。

无定形区结构比较疏松,易被微生物利用[2]。

1.2纤维素的降解机理纤维素的结构复杂,很难被降解。

一般的降解方式主要有机械降解、水解、热降解、氧化降解、光化学降解及酶(生物)降解等。

但前几种方法有成本高、降解条件繁琐及易造成环境污染等缺点,而生物降解方法主要是应用纤维素酶来催化降解纤维素,因其高度的专一性和低成本成为了目前主要关注的一种手段[3]。

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那些是植物结构多糖,是细胞壁的主要成分。

通过对降解纤维素微生物发生的分析。

可知具有降解纤维素能力的微生物分布在细菌、放线菌、和真菌的许多菌属中,其中真菌被认为是自然界中有机质特别是纤维素物质的主要降解者、降解纤维素微生物种类木质素的存在木质素(lignin )与纤维素及半纤维素共同形成植物体骨架,是自然界中在数量上仅次于纤维素的第二大天然高分子材料,据估计全世界每年可产生600万亿吨[18] 。

木质素是植物的主要成分之一,它是植物细胞胞间层和初生壁的主要填充物,其产量是仅次于纤维素的最为丰富的有机物,通常在木质细胞中占15%~30%。

从化学结构看[19],针叶树的木质素主要由松柏醇的脱氢聚合物构成愈创木基木质素;阔叶树的木质素由松柏醇和芥子醇的脱氢聚合物构成愈创木基紫丁香基木质素;而草本植物则是由松柏醇、芥子醇和对香豆醇的脱氢聚合物和对香豆酸组成因而使木质素成为结构复杂、稳定、多样的生物大分子物。

木质素依靠化学键与半纤维素连接,包裹在纤维之外,形成纤维素。

植物组织由于木质素存在而有了强度和硬度。

在生活生产中,大部分的木质素被直接排放,不仅浪费了这种宝贵的资源,还对周围环境产生巨大影响,因此研究木质素的降解和利用越来越成为热门的课题。

绿色植物占地球陆地生物量的95% ,其化学物质组成主要是木质素、纤维素和半纤维素,它们占植物[]干重的比率分别为15%~20%,45%和20% 农作物秸杆是这类生物质资源的重要组成部分,全世界年产量为20 多亿吨,而我国为 5 亿多吨但是,要充分、有效地利用这类资源却相当困难,这是由于秸秆产量! B '随季节变化,且量大、低值、体积大、不便运输,大多数动物都不能消化其木质纤维素,自然降解过程又极其缓慢,导致大部分秸秆以堆积、荒烧等形式直接倾入环境,造成极大的环境污染和浪费'存在于秸秆中的非水溶性木质纤维素很难被酸和酶水解,主要是因纤维素的结晶度、聚合度以及环绕着纤维素与半纤维素缔合的木质素鞘所致'木质素与半纤维素以共价键形式结合,将纤维素分子包埋在其中,形成一种天然屏障,使酶不易与纤维素分子接触,而木质素的非水溶性、化学结构的复杂性,导致了秸秆的难降解性'所以,要彻底降解纤维素,必须首先解决木质素的降解问题'因此,秸秆利用的研究从过去的降解纤维素的研究转向了木质的降解研究,作者对此进行了综述'木质素降解微生物的种类在自然界中,能降解木质素并产生相应酶类的生物只占少数%木质素的完全降解是真菌、细菌及相应微生物群落共同作用的结果,其中真菌起着主要作用% 降解木质素的真菌根据腐朽类型分为:白腐菌———使木材呈白色腐朽的真菌;褐腐菌———使木材呈褐色腐朽的真菌和软腐菌%前两者属担子菌纲,软腐菌属半知菌类% 白腐菌降解木质素的能力尤于其降解纤维素的能力,这类菌首先使木材中的木质素发生降解而不产生色素%而后两者降解木质素的能力弱于其降解纤维素的能力,它们首先开始纤维素的降解并分泌黄褐色的色素使木材黄褐变,而后才部分缓慢地降解木质素% 白腐菌能够分泌胞外氧化酶降解木质素,因此被认为是最主要的木质素[,]降解微生物!木质素的生物降解的应用木质素的生物降解目前成功地用于生产实践的实际应用尚不多见,但在有些方面的研究已经显现出诱人的前景-&)造纸工业分解木质素的酶类在造纸工业上的应用有两个方面,一是用改造旧的造纸工艺,用于生物制浆、生物漂白和生物脱色-黄孢原毛平革菌和P.brvispora等在国外已经得到成功利用-如用P.brvispora的能耗并增加了纸浆的张力,但它们的木质素降解率47% 进行生物制浆预处理可降低)(%/和产酶量都还是极为有限的,处理时间过长,距大规模推广应用尚有一定的距离-二是木质素分解菌或酶类用于造纸废[]水的处理,这方面的国内外研究报告已有很多且已取得了一定的实效0-%)饲料工业木质素分解酶或分解菌处理饲料可提高动物对饲料的消化率-实际上,木素酶和分解菌的应用已经突破了秸秆仅用于反刍动物饲料的禁地,已有报道饲养猪、鸡的实验效果-目前,以木素酶、纤维素酶和植酸酶等组成的饲料多酶复合添加剂已达到了商品化的程度-)发酵与食品工业木质纤维素中木质素的优先降解是制约纤维素进一步糖化和转化的关键,已有很多实验偿试使用秸秆进行酒精发酵或有机酸发酵,但看来这还有很长的路要走-在食品工业如啤酒的生产中,可使用漆酶等进行沉淀和絮凝的脱除,使酒类得到澄清-!)生物肥料传统上曾使用高温堆肥的办法来使秸秆转化为有机肥料,但这些操作劳动强度大,近年来不为农民所欢迎最近,秸秆转化为有机肥料的简单而行之有效的办法是秸秆就地还田但是,还田秸秆--在田间降解迟缓并带来了一系列的耕作问题,而解决这些问题的关键是加速秸秆的腐熟过程,因此,以白腐菌为代表的木质素降解微生物为这种快速腐熟提供了理论上的可能性-在国内,已有几家科研单位在进行相相似文献(10条)1.期刊论文李燕荣.周国英.胡清秀.冯作山.LI Yan-rong.ZHOU Guo-ying.HU Qing-xiu.FENGZuo-shan 食用菌生物降解木质素的研究现状-中国食用菌2009,28(5)木质素是农作物秸秆中的主要成份之一,木质素降解直接影响秸秆等植物资源的利用效率.从降解木质素的食用菌种类、食用菌木质素降解酶系及其营养调控机理、应用前景共4个方面,综述了食用菌生物降解秸秆木质素的研究现状.2.学位论文黄红丽堆肥中木质素的生物降解及其与腐殖质形成关系的研究2006随着社会的发展,有机固体废物的排放急剧增加。

如何有效处理有机固体废物已成为当前世界各国十分关注的课题。

目前,堆肥化已成为有机固体废物处理技术的研究热点。

有机固体废物(特别是农业废物)中含有大量木质纤维素,而木质素的保护作用及其难降解性使得加速木质素降解成为堆肥充分腐熟的关键。

近几十年来,国内外学者一直在寻找能够快速降解木质素的最佳菌剂。

其中研究得最多的是白腐真菌,但非真菌类微生物群在木质纤维素循环中也起到了重要作用。

因此,本课题就栗褐链霉菌对稻草木质素的降解展开了研究。

分别在固、液态培养条件下,研究了不同外加碳氮源对栗褐链霉菌在降解木质纤维素过程中胞外酶活性的影响,并考察了木质素降解中间产物——可酸沉淀的多聚木质素APPL的产量及培养前后木质纤维素三种组分的绝对量变化。

结果表明,在固态发酵中,外加碳氮源对过氧化物酶的产生及木质素的降解均有促进作用,但对半纤维素酶和纤维素酶的产生及半纤维素和纤维素的降解均有抑制作用;外加氮源-酵母膏对APPL的产生具有明显的促进作用,而外加氮源-氯化铵和外加碳源-葡萄糖均抑制APPL的产生;在液态发酵中,外加氮源-酵母膏对栗褐链霉菌产过氧化物酶和APPL的产生均有显著的促进作用,但对产半纤维素酶和纤维素酶没有明显作用;而外加氮源-氯化铵对三种酶及APPL的产生都具有一定的抑制作用;外加碳源-葡萄糖能在一定程度上促进半纤维素酶和纤维素酶的产生,但对过氧化物酶和APPL的产生具有抑制作用。

外加氮源-酵母膏外加氮源-氯化铵能明显提高木质素的降解率,而外加碳源-葡萄糖均抑制木质素的降解。

另外,腐殖质形成学说中的木质素学说表明木质素降解与腐殖质形成有着密切联系。

由于各微生物的木质素降解机理不同,故其对腐殖质形成的作用也不同。

据此,我们比较研究了两种不同木质素降解菌:黄孢原毛平革菌和栗褐链霉菌及土著微生物培养条件下木质素降解率、腐殖质总量、各组分含量及胡敏酸E4/E6的变化,研究了不同木质素降解菌在腐殖质形成过程中的作用。

结果表明,接种有木质素降解能力的微生物有利于土壤中腐殖质总量的形成,其中栗褐链霉菌相对来说更有利于木质素降解过程中腐殖质的形成,从而更有利于堆肥质量的提高;两种微生物降解木质素形成腐殖质的过程有所不同:黄孢原毛平革菌首先将木质素转化成富里酸进而富里酸转化为胡敏酸,而栗褐链霉菌主要是使木质素结构发生改性形成胡敏酸,后来转化为富里酸。

经微生物作用后,土壤中胡敏酸E4/E6总趋势均有所增加,但在全过程中呈现动态变化。

3.期刊论文池玉杰.鲍甫成木质素生物降解与生物制浆的研究现状分析-林业科学2004,40(3)综述了木质素生物降解与生物制浆的研究现状,包括木质素降解代谢产物和降解途径与机制的研究、参与木质素降解的酶及其作用机制的研究、木腐菌对木材和木质素降解能力的研究以及高效降解木质素的生物制浆用优异菌株的筛选.对木质素生物降解与生物制浆的研究进行了展望.结果表明:生物制浆由于既节省能源又有环境友好的特性而具有毋庸置疑的应用前景,在我国加强木质素生物降解和生物制浆的研究是势在必行的,这对于保护环境,缓解能源危机以及制浆造纸业的可持续发展都具有重要的意义.4.学位论文陈芙蓉农林废物堆肥化中木质素生物降解研究及接种剂开发2008目前,堆肥化处理技术已成为农业废物资源化利用技术之一,该方法能实现农业废物循环利用,既可取得良好的经济效益,又可实现清洁生产,防止环境污染。

目前,堆肥化处理技术正进入科学化的新阶段,为了改善该技术存在的如历时时间长,肥效低等诸多不足,提高堆肥效率、提升产品质量,使之能大规模推广应用,国内外研究者就堆肥设备、堆肥化工艺、堆肥微生物学、.堆肥化控制以及堆肥技术和产品的应用等方面开展了大量研究工作。

其中,限速有机物的降解一直被认为是快速堆肥的关键,农业废物堆肥化中的限速有机物主要是指木质纤维素,这类有机物结构坚硬,分解困难,与腐殖质产生有密切联系。

木质素是农业废物堆肥化过程中的主要限速有机物,其降解被认为是快速堆肥的关键。

本研究采用PLFA方法定量分析堆肥化过程中木质素降解微生物学机理,并以此为依据,研究开发高效堆肥化接种剂。

应用PLFA-PLS法构建了木质素含量与PLFA之间的定量回归模型,分析模型参数可发现,农业废物堆肥化过程中木质素的有效降解是数量少、能力强与数量多、能力弱的微生物共同作用的结果,前者主要是真菌、放线菌,后者主要是细菌,其中真菌与放线菌在堆肥化过程中占主导地位。

微生物种类较之数量对于木质素降解更为有利。

在高温期,有效的木质素降解微生物群落组成为:革兰氏阳性细菌:革兰氏阴性细菌:放线菌:真菌为42:35:6:1 7;在二次发酵期为:革兰氏阳性细菌:革兰氏阴性细菌:放线菌:真菌为58:23:4:15。

微生物浓度数量级为108cells/g dw。

选取农林废物堆肥中筛选出的木质素降解优势土著微生物枯草芽孢杆菌Bacillussubtilis)、铜绿假单孢菌(Pseudomonas aeruginosa)、黑曲霉(Aspergillusniger)、简青霉(penicillium simplicissim)、栗褐链霉菌(Streptomyces badius),依据PLFA-PLS定量分析所得堆肥化二次发酵期有效的木质素降解微生物群落组成比例混合接种至稻草基质发酵瓶中,做一组正交试验L9(34)以优化混合比例,以期研究开发一种基于木质素降解的高效堆肥化接种剂。

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