【摘要】：為了利用纖維素降解菌提高食用菌菌渣發(fā)酵效果,促進(jìn)菌渣循環(huán)利用,本文從菌渣中采集樣品進(jìn)行微生物分離培養(yǎng),并通過測定纖維素酶活性,開展了菌渣纖維素高效降解菌的篩選、復(fù)合菌系構(gòu)建及應(yīng)用研究,并得到以下主要結(jié)果:(1)從菌渣中采集樣品分離培養(yǎng),通過剛果紅透明圈實(shí)驗(yàn)、濾紙條降解試驗(yàn)和纖維素酶活力測定,篩選得到4株纖維素降解能力強(qiáng)的細(xì)菌(FB7、CB1、BC11、BC12),經(jīng)16S r DNA序列鑒定,FB7、CB1為芽孢桿菌屬的2個(gè)種、BC12屬于叢毛單胞菌屬(Comamonas sp.)、BC11為白色鏈霉菌(Streptomyces albus),其中FB7液體培養(yǎng)4 d時(shí),FPA、CMCase、C1、β-Gase的酶活性與其他菌株相比最高,分別為22.81 U·g-1、314.5 U·g-1、2.7 U·g-1、188.09 U·g-1,為篩選到的最優(yōu)菌株。(2)FB7與BC11、BC12、CB1隨機(jī)組合,構(gòu)建11種復(fù)合菌劑,經(jīng)濾紙條降解試驗(yàn)和纖維素酶活性測定,復(fù)合菌(CB1+BC11+FB7)在第6 d時(shí)將濾紙降解成糊狀,FPA酶在第3-4 d達(dá)到最大值31.98 U·g-1,培養(yǎng)第5 d CMCase、C1、β-Gase酶的活性為133.61 U·g-1、2.31 U·g-1、217.21U·g1。(3)菌渣堆肥中加入復(fù)合菌(處理B,CB1+BC11+FB7)和有機(jī)發(fā)酵菌曲(處理A)堆體的溫度上升較快。發(fā)酵過程中,加入菌劑的處理A、B的堆體溫度高于對照。FPA酶活性在整個(gè)發(fā)酵過程中均高于CK,說明接種復(fù)合菌劑能使堆肥中纖維素酶活性顯著提高。對雙孢蘑菇產(chǎn)量統(tǒng)計(jì),處理A、B總產(chǎn)量與對照相比略有提高,但差異不顯著。(4)利用高通量方法對發(fā)酵過程中細(xì)菌多樣性進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)加入微生物菌劑后可以增加菌渣發(fā)酵過程中物種豐富度,改變?nèi)郝浣Y(jié)構(gòu)組成。處理A、B的香濃指數(shù)(Shannon index)大于對照,表明物種多樣性增加。Proteobacteria(變形菌門)、Bacteroidetes(擬桿菌門)、Acidobacteria(酸桿菌門)、Verrucomicrobia(疣微菌門)、Planctomycetes(浮霉菌門)以及Actinobacteria(放線菌門)是3個(gè)處理發(fā)酵過程中的主要細(xì)菌門類,但各類微生物在3個(gè)處理中所占比例完全不同。其中,處理A的優(yōu)勢菌是Candidatus_Nitrososphaera、Bacillus sp.,處理B和對照的優(yōu)勢菌分別為Pedobacter、Acinetobacter和Comamonas、Candidatus_Xiphinematobacter。
【學(xué)位授予單位】：中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：S182
【圖文】：

纖維素結(jié)構(gòu)致密、排列有序以及有半纖維素和木質(zhì)素形成的保護(hù)層造成纖維素不容易降解，抗分解能力強(qiáng) (高培基，2003)。圖1.1 纖維素結(jié)構(gòu)Fig.1.1 Structure of cellulose微生物主要依靠自身產(chǎn)生的纖維素酶來對纖維素進(jìn)行降解。纖維素酶是一類多組分酶系，主要由外切葡聚糖酶、內(nèi)切葡聚糖酶和β -葡萄糖苷酶。纖維素的分解需要這三種酶的協(xié)同作用，才能達(dá)到更好的分解效果。外切葡聚糖酶(exo-β -1,4-D-glucanase，C1酶)。它催化纖維素線狀分子末端糖苷鍵水解，將二糖分子切下，可以作用于結(jié)晶度高的纖維素如微晶纖維素、脫脂棉等，經(jīng)C1酶作用后生成纖維糊精和纖維二糖(Wood,1990)。

β -葡萄糖苷酶(β -1,4 -glucosidase)，也稱纖維二糖酶(Cellobiase,CB)，它水解纖維二糖生成葡萄糖(It vaara,1999)。研究發(fā)現(xiàn)，纖維素酶催化纖維素水解的特征之一是纖維素酶系中各種酶之間的協(xié)同作用(圖1.2)，普遍被認(rèn)可的是協(xié)同理論。協(xié)同理論是指利用C1酶、CMCase和β -1,4 -glucosidase共同作用將纖維素降解成葡萄糖分子。首先CMCase結(jié)合在纖維素的非結(jié)晶區(qū)，切割纖維素鏈?zhǔn)估w維素鏈末端暴露出來，C1酶在非還原性末端發(fā)揮作用，水解生成纖維二糖，最后由β -葡萄糖苷酶將纖維二糖水解生成葡萄糖(張傳富，2007)。圖1.2 纖維素酶協(xié)同水解模型Fig.1.2 Models of cellulose synergism1.2.2 微生物降解纖維素的研究目前對纖維素的處理方法主要有物理、化學(xué)處理法和生物降解法 (文少白, 2010)，而物理化學(xué)方法是通過酸處理、堿處理以及蒸汽加熱等方法來處理，存在反應(yīng)條件劇烈、設(shè)備昂貴、成本高等問題 (陳洪章，2005)。而利用添加纖維素高效降解菌的方法因經(jīng)濟(jì)和有效(錢林, 2010;Adsul, 2007; Baldrian

圖1.3 Illumina 測序方法Fig.1.3 Method of illumina1.6 研究的目的與意義隨著食用菌產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，菌渣的數(shù)量在不斷的增加，菌渣有較高的營養(yǎng)價(jià)值和獨(dú)特生物學(xué)特性，因此菌渣的開發(fā)利用已成為國內(nèi)外研究者研究的熱點(diǎn)。但對食用菌菌渣合理有利用方面還存在著較大的問題。一方面對菌渣的認(rèn)識(shí)和利用比較淺顯，只停留在初級階段，能形成系統(tǒng)的研究，限制了對食用菌菌渣的有效利用。另一方面，由于菌渣成分比較復(fù)雜，纖維的含量高，難以降解，造成菌渣利用困難。當(dāng)前，關(guān)于纖維素降解研究很多，但對食用菌渣纖維素降解的研究比較少。本研究以杏鮑菇堆制發(fā)酵的菌渣為材料，利用稀釋平板法、羧甲基纖維素鈉水解圈法、外酶活測定法等常規(guī)方法，分離、篩選高效降解菌渣纖維素的細(xì)菌菌株，利用獲得的菌株構(gòu)復(fù)合菌系，并將復(fù)合菌系用于雙孢蘑菇培養(yǎng)料前期發(fā)酵過程。目的在于獲得一種適合以菌渣主要原料堆制發(fā)酵的復(fù)合菌劑，為實(shí)現(xiàn)發(fā)酵溫度快速升溫，營養(yǎng)迅速轉(zhuǎn)化利用奠定基礎(chǔ)。

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本文編號：2745170