【摘要】：利用微生物降解秸稈可有效解決秸稈資源浪費(fèi)和環(huán)境污染等問(wèn)題,但目前對(duì)具有秸稈降解能力的微生物的研究主要集中在細(xì)菌和真菌上,對(duì)放線菌的研究特別是產(chǎn)酶能力和秸稈降解速度等方面研究較少。本研究以一株具有高效降解秸稈能力的灰略紅鏈霉菌(Streptomyces griseorubens)JSD-1為研究對(duì)象,采用響應(yīng)面優(yōu)化方法分別對(duì)其生長(zhǎng)培養(yǎng)基、產(chǎn)酶培養(yǎng)基及發(fā)酵培養(yǎng)條件進(jìn)行了優(yōu)化,并利用GC/TOF-MS對(duì)該菌株降解秸稈的代謝產(chǎn)物進(jìn)行了研究分析。主要研究結(jié)果如下:篩選出JSD-1生長(zhǎng)的最佳培養(yǎng)基為小米培養(yǎng)基,并對(duì)其成分及濃度進(jìn)行優(yōu)化。采用Plackett-Burman試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法篩選獲得了顯著影響因子,進(jìn)一步利用Box-Benhnken響應(yīng)面設(shè)計(jì)對(duì)上述影響因子進(jìn)行優(yōu)化,通過(guò)方差分析和模型預(yù)測(cè)結(jié)果顯示當(dāng)小米粉為13.35g/L,碳酸鈣為6.26 g/L,蛋白胨為4 g/L,甘油20 g/L,蛋白胨3 g/L時(shí),JSD-1的生物量達(dá)到最大值10.36 g/L,較優(yōu)化前提高了59%。研究不同添加劑對(duì)JSD-1產(chǎn)纖維素酶的影響。結(jié)果顯示,添加2%的麩皮對(duì)JSD-1產(chǎn)羧甲基纖維素酶(CMCase)有較大提高幅度,添加1.5%Tween20時(shí)JSD-1產(chǎn)CMCase顯著提高,外切葡聚糖酶活(CBHase)、濾紙酶活(FPase)及總蛋白量也高于其他處理?xiàng)l件。通過(guò)研究細(xì)胞膜磷脂的變化,解釋這兩種表面活性劑的促酶活效應(yīng)機(jī)理。最后采用響應(yīng)面試驗(yàn)優(yōu)化Tween20添加濃度、培養(yǎng)溫度、pH的協(xié)同效應(yīng)。結(jié)果顯示當(dāng)添加Tween20濃度為1.47%,發(fā)酵溫度為32℃,控制發(fā)酵pH 7.51時(shí)得到纖維素酶活最高值65.482 U/mL。研究菌株在5L罐上發(fā)酵過(guò)程的參數(shù)變化,確定了pH值對(duì)纖維素酶活的產(chǎn)能有較大影響,提出了一種兩階段的p H值控制策略,即在JSD-1菌株發(fā)酵前48小時(shí)控制pH值8.0,保持菌體生物量高產(chǎn)出,48h后將pH值控制在7.5保持CMCase和FPase高產(chǎn)率,最后通過(guò)水稻秸稈降解試驗(yàn)證明了該策略的有效性。采用GC/TOF-MS儀器對(duì)JSD-1菌株生長(zhǎng)的代謝機(jī)制以及降解秸稈的胞外代謝產(chǎn)物進(jìn)行測(cè)定分析,結(jié)果顯示JSD-1菌株降解秸稈的產(chǎn)物主要為有機(jī)酸,JSD-1生長(zhǎng)代謝中轉(zhuǎn)化氨基酸的能力最強(qiáng),通過(guò)氨基酸代謝轉(zhuǎn)化TCA循環(huán)的中間物質(zhì)參與到菌體TCA循環(huán)中。
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：S38;S182

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本文編號(hào)：2556631