脉孢菌产酶及转化纤维素为乙醇的研究

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脉孢菌(Neurospora)具有丰富的酶系和转化多种碳源为乙醇的能力,有潜力实现生物质的全利用。   本工作对选育脉孢菌的四株进行了形态观察和生理生化实验,结合ITS 测序结果,表明其中三株菌为间型脉孢菌(Neurospora intermedia);另一株为好食脉孢菌(Neurosporasitophila)。   选育的好食脉孢菌所产蛋白酶活性(1273 U/g 干曲,pH3.0)较高,对培养基进行优化后,酶活性可达2611 U/g 干曲(pH3.0)。温度和pH 值对该菌所产蛋白酶的活性影响较大。好食脉孢菌还富产淀粉酶和植酸酶,实验条件下培养36 h的酶活性分别为7478 U/g和716.1U/g。   用离子束注入方法对间型脉胞菌进行诱变育种,结果表明随着诱变剂量的增加,菌株的乙醇产量呈先增加后减少再增加的趋势,这与离子束诱变后菌体的致死率呈“马鞍型”曲线相吻合。在诱变剂量为80×10-4 A 时,乙醇产量为4.95 g/L,比对照的乙醇产量提高25.6%. 随着诱变剂量的进一步增加,乙醇产量有所降低,但当诱变剂量增至200×10-4 A 时,乙醇产量升为4.86 g/L,比用100×10-4 A 剂量诱变的菌株的乙醇产量(4.40 g/L)有所增加。   本工作在对杨木浆物料用脉孢菌进行乙醇发酵时,乙醇产量较低,分析原因是杨木浆原浆碱性较强,不利于脉孢菌的生长。碱处理洗涤后的杨木浆和经过直接洗涤干燥的杨木浆乙醇产量为2.12 g/L和2.16 g/L,两种处理方法的效果大体相当,杨木浆是较纯的纤维素物料,但成本较高。以玉米芯为原料发酵乙醇时,间型脉孢菌MB1和MB5的乙醇产量分别为4.37g/L和3.98 g/L,因此,使用玉米芯为原料不仅可以提高乙醇产量,还可以降低原料成本。   槐糖是微生物产纤维素酶的诱导物之一,本工作对含槐糖的诱导物(槐角水解液,槐糖量约3.6×10-2 g/L)对脉孢菌MB1 纤维素酶进行诱导,当诱导物加入量为1%时,诱导24 h 时CMCase活性达到12.49 U/mL,比对照提高17.2%. 对脉孢菌菌丝进行洗涤后诱导,效果更为明显,酶活性比对照提高64%(CMCase)和39%(滤纸酶FPA)。对脉孢菌的直接诱导实验发现,培养基中的糖含量对MB1 产纤维素酶有较为显著的影响;用槐角提取液进行直接诱导时,对CMCase和FPA 酶均有一定的诱导效果。以培养基中初始葡萄糖含量为2 g/L 时诱导效果较为明显,24 h 后FPA 酶的活性比对照提高25.3%,CMCase 酶活性提高14.4%,而对β-葡萄糖苷酶的诱导效果不明显。
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