高产纤维素酶菌的筛选及对菌糠的应用研究

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近年来,随着我国食用菌生产规模的不断扩大,年产菌糠量也持续增长。因此,合理综合开发利用食用菌菌糠是目前需要重点解决的问题。菌糠的主要成分是粗纤维、粗蛋白和粗脂肪,菌糠中的粗纤维难以被降解的特征,极大地限制了菌糠的利用。本研究旨从土壤中筛选得到高产纤维素酶菌株,并对筛选的菌株进行产酶条件的优化及理化诱变,以提高菌株的纤维素酶酶活力。目的菌株用于菌糠中纤维素降解,部分代替传统饲料。研究结果如下:(1)试验采用羧甲基纤维素钠培养基,刚果红染色法,从金华北山的土壤中分离筛选出3株产纤维素酶菌株。通过观察菌株的菌落形态和孢子形态,初步判定菌株1和菌株2为黑曲霉,菌株3为青霉。采用3,5-二硝基水杨酸法(DNS法)测定菌株1、菌株2和菌株3的羧甲基纤维素酶(CMCase)活力分别是0.214IU/mL、 0.188 IU/mL和0.137 IU/mL。(2)以平菇和杏鲍菇两种出菇菌糠为材料,分析菌糠的主要营养物质。结果表明,平菇和杏鲍菇菌糠的粗纤维含量分别为40.0%和25.4%,粗蛋白含量分别为9.07%和7.41%,粗脂肪含量分别为0.38%和1.00%,钙含量分别为1.17%和1.12%,磷含量分别为0.71%和0.98%。此外,两种菌糠还含有一定量的Mg、Fe、Mn和Zn等矿质元素。分别以平菇和杏鲍菇菌糠作为唯一碳源培养产纤维素酶菌株2七天后,平菇菌糠和杏鲍菇菌糠的降解率分别为26.7%和23.6%,前者明显高于后者。(3)为了最大程度的增大菌株的产酶量及酶活力,对筛选到的3株原始菌株进行产酶条件的优化。结果表明,菌株1和菌株2的最佳产酶条件为:液体发酵培养基配方是10g/L CMC-Na,3g/L酵母膏,0.3 g/L MgSO4,0.3 g/L CaCl2,4 g/L KH2PO4、pH值是4,培养温度是40。C,发酵培养到第7d时,菌株1和菌株2粗酶液的CMCase活力分别达到0.504 IU/mL和0.277 IU/mL;菌株3的最佳产酶条件:液体发酵培养基配方是10 g/L葡萄糖,3g/L硝酸铵,0.3 g/LMgSO4,0.3g/L CaCl2,4g/LKH2PO4,pH值是8,培养温度是50℃,发酵培养到第7d时,菌株3粗酶液的CMCase活力是0.692 IU/mL。(4)为了进一步提高3株原始菌株的CMCase活力,对菌株进行了紫外诱变、亚硝酸钠诱变、热诱变及复合诱变。经紫外诱变,菌株1UV2和菌株2UV2的CMCaes活力分别比原始菌株的CMCase活力提高7.79%和6.77%,菌株3UV 1的CMCase活力是原始菌株3CMCase活力的1.43倍。经亚硝酸钠诱变后,菌株1sn2和菌株2sn3的CMCaes活力分别比原始菌株提高9.19%和6.02%,菌株3sn 1的CMCase活力是原始菌株的1.33倍。经热诱变,菌株1he1和菌株2he2的CMCaes活力分别比原始菌株提高9.19%和7.35%,菌株3的CMCase活力降低。复合诱变后,菌株1-5、菌株2-5和菌株3-4的酶活力最高,分别可达0.239 IU/mL、0.211IU/mL和0.178 IU/mL,比对应的原始菌株酶活力分别提高了11.4%、12.2%和30.0%。(5)对试验筛选得到的3株原始菌株进行菌糠降解效果研究,并与市售的专用降解粗纤维菌剂、秸秆菌剂的降解效果进行比较。结果显示,纯粗纤维降解专用菌降解平菇菌糠时,平菇菌糠降解率为19.8%。秸秆发酵剂与粗纤维降解专用菌混合降解杏鲍菇菌糠,杏鲍菇菌糠降解率为13.7%。菌株2液体发酵培养第7d时,CMCase酶活力最大,所以菌株2降解菌糠第7d时菌糠降解效果最佳。平菇菌糠和杏鲍菇菌糠的降解率分别为26.7%和23.6%。菌株2降解菌糠效果明显好于市售的专用降解粗纤维菌剂、秸秆菌剂的降解效果。(6)为了使产纤维素酶菌株降解菌糠的效果更佳,本试验对菌株发酵菌糠的条件进行优化。结果表明,在接种量为9%,pH和温度分别为4和30℃时,菌株2对平菇菌糠的降解率最高达34.5%,与对照组相比降解率提高了29.2%;在接种量是9%、培养pH和温度分别是6和20℃时,菌株2对杏鲍菇菌糠降解率最高达29.8%,比对照组菌糠降解率提高了26.3%。
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