發(fā)布時(shí)間：2020-03-30 05:39

【摘要】：木質(zhì)纖維素類(lèi)生物質(zhì)被認(rèn)為是地球上最豐富的可再生資源,通過(guò)將生物質(zhì)轉(zhuǎn)化生成生物燃料或制備高附加值產(chǎn)品具有重要的經(jīng)濟(jì)效益,并且合理有效的利用諸如玉米秸稈等農(nóng)作物廢棄原料可以減少污染,保護(hù)環(huán)境。纖維素復(fù)合酶能夠高效水解木質(zhì)纖維素生成可發(fā)酵性糖,進(jìn)而生成生物燃料乙醇,因其反應(yīng)條件溫和,對(duì)環(huán)境無(wú)污染性,在生物質(zhì)生產(chǎn)生物燃料的過(guò)程中發(fā)揮著重要作用。微生物既能夠生產(chǎn)纖維素酶,又能夠高效降解秸稈,因此,分離和篩選能夠高產(chǎn)完整纖維素復(fù)合酶的秸稈降解菌株是目前的重要任務(wù)。本研究通過(guò)分離和篩選高產(chǎn)纖維素酶的秸稈降解菌株,優(yōu)化產(chǎn)酶條件,并測(cè)定菌株纖維素酶水解的最適條件,耐受NaCl和離子液體能力等,測(cè)定菌株纖維素酶對(duì)離子液體預(yù)處理后秸稈的降解效果,提供了秸稈降解的有效途徑,獲得了能夠耐受一定濃度NaCl和離子液體的纖維素酶。通過(guò)采集土壤樣品、分離純化、初篩和復(fù)篩,獲得三株纖維素酶活力較高的菌株,經(jīng)形態(tài)學(xué)和分子生物學(xué)鑒定,分別命名為Penicillium oxalicum HC6、Talaromyces verruculosus SQ6和Aspergillus terreus SQ7。對(duì)三種菌株進(jìn)行產(chǎn)酶條件優(yōu)化,在最適發(fā)酵產(chǎn)酶條件下,P.oxalicum HC6三種酶活力為FPase 0.20 U/mL,CMCase 0.63 U/mL,β-葡萄糖苷酶1.55 U/mL;T.verruculosus SQ6三種酶活力為FPase 0.26 U/mL,CMCase 0.62 U/mL,β-葡萄糖苷酶1.08U/mL;A.terreus SQ7三種酶活力為FPase 0.38 U/mL,CMCase 0.68 U/mL,β-葡萄糖苷酶0.61U/mL。并且,在0%-5.0%NaCl(w/v)濃度范圍內(nèi),P.oxalicum HC6的CMCase和β-葡萄糖苷酶的產(chǎn)率增加,A.terreus SQ7的β-葡萄糖苷酶的產(chǎn)率增加,但T.verruculosus SQ6菌株產(chǎn)酶能力隨NaCl濃度的增加呈下降趨勢(shì)。測(cè)定了纖維素酶水解的最適pH值和溫度,結(jié)果表明,P.oxalicum HC6纖維素酶的最適pH值是5.0,水解溫度60℃,酶活力分別為FPase 0.20 U/mL、CMCase 0.71 U/mL、β-葡萄糖苷酶7.44 U/mL。T.verruculosus SQ6纖維素酶的最適pH值4.0,水解溫度60℃,酶活力分別為FPase 0.30 U/mL、CMCase 1.08 U/mL、β-葡萄糖苷酶2.38 U/mL。A.terreus SQ7纖維素酶的最適pH值5.0,水解溫度60℃,酶活力分別為FPase 0.45 U/mL、CMCase 0.96 U/mL、β-葡萄糖苷酶0.99 U/mL。同時(shí),測(cè)定了菌株纖維素酶的耐受NaCl的能力,在0%-2.5%NaCl(w/v)濃度范圍內(nèi),P.oxalicum HC6的CMCase和β-葡萄糖苷酶活力逐漸增加,T.verruculosus SQ6的β-葡萄糖苷酶活力增加。在0%-5.0%NaCl(w/v)濃度范圍內(nèi),A.terreus SQ7的FPase酶活力增加,并且CMCase能夠在15.0%NaCl(w/v)濃度下仍保留100%酶活力。測(cè)定了菌株纖維素酶對(duì)離子液體的耐受能力,在0%-2.5%離子液體(w/v)濃度范圍內(nèi),P.oxalicum HC6的CMCase和β-葡萄糖苷酶活力具有較好的穩(wěn)定性,A.terreus SQ7的FPase和CMCase則呈上升趨勢(shì)。在0%-7.5%離子液體(w/v)濃度范圍內(nèi),T.verruculosus SQ6的FPase酶活力呈上升趨勢(shì)。經(jīng)離子液體預(yù)處理后的玉米秸稈,采用菌株的纖維素酶水解72 h。P.oxalicum HC6纖維素酶水解產(chǎn)生12.29 mg還原糖,總糖產(chǎn)率24.58%。T.verruculosus SQ6纖維素酶水解產(chǎn)生13.35mg還原糖,總糖產(chǎn)率26.70%。A.terreus SQ7纖維素酶水解產(chǎn)生13.01 mg還原糖,總糖產(chǎn)率26.02%。結(jié)果表明,三種纖維素酶均可有效水解離子液體預(yù)處理后的秸稈,進(jìn)而生產(chǎn)可發(fā)酵性還原糖,可進(jìn)一步用于生產(chǎn)生物燃料或其它高附加值產(chǎn)品,并且通過(guò)使用秸稈生物質(zhì)作為廉價(jià)基質(zhì)可以減少對(duì)環(huán)境的污染。
【圖文】：

東北農(nóng)業(yè)大學(xué)理學(xué)碩士學(xué)位論文[18,19]。 纖維素的化學(xué)式可以簡(jiǎn)寫(xiě)為(C6H10O5)n，其結(jié)構(gòu)如圖 1-1 所示[20]。 半纖維素的物理和化學(xué)性質(zhì)維素是木質(zhì)纖維素生物質(zhì)中豐富的非均相聚合物，主要由葡糖醛酸，，葡甘他多糖組成。草類(lèi)和秸稈中主要含有阿拉伯聚糖，半乳聚糖和木聚糖，而木和軟木中的半纖維素組分[21,22]。半乳聚糖，阿拉伯糖和阿拉伯半乳聚糖基團(tuán)中，但是這些基團(tuán)之間不會(huì)共用 β-1,4 糖苷鍵來(lái)連接骨架結(jié)構(gòu)，而葡木中的主要成分。木糖醇是半纖維素聚合物的主鏈并且通過(guò) β-1,4 糖苷鍵<30000，其結(jié)構(gòu)如圖 1-1 所示[20]。 木質(zhì)素的物理和化學(xué)性質(zhì)素存在于所有植物的物質(zhì)木質(zhì)纖維素生中，通常是最復(fù)雜、最小的那部分非均相聚合物，主要由苯基-丙烷單元組成，最常見(jiàn)的是通過(guò)醚鍵連接，其和半纖維素之間以及周?chē)目障�。木質(zhì)素由苯基丙烷，甲氧基和非碳水化合和大聚合物組成，它們將細(xì)胞壁各組分緊緊地結(jié)合在一起[23]，其結(jié)構(gòu)如

引 言素酶耐受 NaCl 和離子液體的能力。（3）合成離子液體 1-乙基-3-甲基咪唑醋酸鹽（[EMIM]CH3COOH），利用離子液體預(yù)處理玉米秸稈，采用纖維素酶水解離子液體預(yù)處理后的秸稈生物質(zhì) 72 h，測(cè)定還原糖的產(chǎn)率，并與商品纖維素酶的水解產(chǎn)糖效果進(jìn)行比較。1.5.3 研究技術(shù)路線(xiàn)
【學(xué)位授予單位】：東北農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：X71;TK6

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