微生物降解纤维素的研究概况

纤维素的资源化利用是当前研究的热点。文章阐述了纤维素酶对纤维素降解机制的研究进展,高效纤维素降解菌的选育及其混合菌群构建的研究概况。作者认为弄清纤维素酶的作用机制,从而用于指导筛选培育高效降解木质纤维素的菌种以及建立高效木质纤维素生物降解体系仍是今后一段时间研究工作的重点。     

耐高温木质纤维素降解菌株的分离筛选、鉴定及降解工艺的研究

本研究旨在筛选出在高温条件下具有较强木质纤维素降解酶活性的细菌菌株,探究其降解秸秆木质纤维素的特性。从太白山林区温泉采集土壤样品并在高温条件下进行富集培养,利用脱色圈试验和比色法筛选出目标菌株,通过形态观察和16S rDNA序列分析鉴定菌株种类。对高温富集初筛所得菌株的纤维素酶、漆酶、木质素过氧化物酶和锰过氧化物酶活性进行测定。菌株X-08的纤维素酶活为0.02872 U/mL,菌株M-17的MnP、LiP和Lac酶活分别为51 U/mL、672 U/mL和192 U/mL。鉴定出菌株X-08为Anoxybacillus rupiensis,M-17为Geobacillus thermocatenulatus。采用双菌降解玉米秸秆,20天后木质素和纤维素的降解率分别达到24.51%和20.47%。研究结果为农业废弃物生物降解提供了新的细菌菌种资源,并为秸秆中木质纤维素的降解处理方法提供了新的思路。     

褐腐菌在木质纤维素降解中的研究进展

为了研究褐腐菌在木质纤维素降解中的作用,综述了国内外近5年褐腐菌对木质纤维素的预处理、生物降解、生物质转化、发酵能力等方面的研究进展,发现其在环境价值和生物技术方面的潜能,而有关生物降解或转化方面的研究大部分都是单独的,缺乏系统化。因此,加强褐腐菌对木质纤维素剩余物的降解与利用,能为其今后的生产应用提供理论基础。     

菌丝生长速率法筛选纤维素降解菌的研究

为了提供一种快速筛选高效纤维素降解菌的方法,并应用此方法筛选纤维素降解菌,为纤维素资源的综合开发利用奠定基础。提出了一种高效纤维素降解菌快速筛选的方法——菌丝生长速率法;从土壤中分离纯化得到31个纤维素降解菌菌株,并应用菌丝生长速率法,从中初步筛选出4个纤维素降解活性较强的菌株;进一步复筛结果表明,这4个菌株在培养12 h、24 h、36 h、48 h都表现出了较强的纤维素降解活性,且活性稳定,尤其是1号菌株,12 h纤维素降解速率达到(2.62±0.06) cm,24 h纤维素降解速率达到(5.93±0.04) cm,36 h纤维素降解速率达到(7.93±0.04) cm,48 h菌丝已经长满整个培养皿,远远高于其他菌株。     

高效降解纤维素菌系的筛选分离及复合菌系的构建

为了从土壤及腐烂的秸秆中筛选一组高效降解纤维素的复合菌系,并研究其在天然纤维素中的应用。通过采用刚果红染色液法对分离的菌株初步筛选,利用DNS法测定纤维素酶活力。选取无拮抗高效降解纤维素菌株进行组合培养构建降解纤维素复合菌系。结果表明,3株真菌混合培养后酶活力效果优于单一菌株。经过形态学和分子生物学鉴定,真菌F1为葡萄座腔菌(Botryosphaeria)、F2为米根霉(Rhizopus oryzae)及F5为尖孢镰刀菌(Fusarium oxysporum)。复合培养后,在碳源为秸秆时,单菌株酶活值分别为F1 39.2 μmol/mL,F2 31.4 μmol/mL,F5 40.6 μmol/mL,真菌组合F1+F2+F5培养后酶活值为50.12 μmol/mL,复合真菌系酶活值比F5单菌株提高了23%。通过实验研究得出复合菌系对纤维素的降解效果优于单一菌株,菌株F1、F2和F5具有潜在的开发价值。     

氯化胆碱类低共熔溶剂对木质纤维素分离及其利用的研究进展

为了去除木质纤维素固有复杂抗性结构，实现木质纤维素原料的高效利用，研究人员不断开发新的木质纤维素预处理技术。低共熔溶剂(Deep Eutectic Solvents, DESs)作为一种绿色溶剂，具有成本低、制备简单、热稳定性好、可设计性等优势，在促进木质纤维素原料预处理、原料酶解转化方面有着较好的应用潜力，得到了研究者们的广泛关注和认可。本研究在查阅国内外研究现状和研究成果的相关报道基础上，综述了氯化胆碱DESs的合成及性质，预处理木质纤维素的作用机理，对木质纤维素酶解效果及转化为生物乙醇的相关研究，指出不同氢键供体、不同的预处理条件对原料的木质素去除率及葡萄糖产量有很大影响，认为DESs预处理木质纤维素极大提高了后续纤维素酶解过程的糖化率，并对DESs预处理机理、循环使用、工艺参数优化方面提出了展望。     

纤维素降解菌的筛选及酶活力条件优化研究

通过纤维素刚果红选择培养基筛选出纤维素降解菌木霉菌S2,在液体发酵培养基中进行发酵培养,通过设置不同的初始pH值和培养温度,对降解酶活力的条件进行优化。试验表明,木霉菌S2在初始pH值为6的发酵培养基中和33℃培养温度条件下酶活力最高,对纤维素具有最优的降解效果。     

高效纤维素降解菌短小芽孢杆菌（Bacillus pumilus）T-7的筛选、鉴定及降解能力的研究

为了得到一株具有降解纤维素性能的产芽孢菌株,采用加热富集芽孢菌及刚果红脱色圈的初筛方法,从菜地土壤、动物粪便、青贮饲料等样品中分离筛选出41株能够降解纤维素的产芽孢细菌。对初筛菌株发酵培养,测定发酵液透明圈直径及纤维素酶活力,菌株T-7具有显著的降解能力,纤维素酶活力达1678.89U/mL。通过形态观察鉴定、生理生化实验和16SrDNA序列分析对其进行种属鉴定,鉴定T-7菌株为短小芽孢杆菌（Bacillus pumilus）。研究了供试菌株T-7的降解工艺,获得了菌株发挥最大降解特性所需的最佳培养条件。结果表明,将菌株T-7以10亿活菌/1Kg的接种量接入玉米秸秆,并且添加辅助碳氮源2%蔗糖+2%尿素时,在发酵8天后对秸秆中纤维素的降解率达40.34%。研究结果为纤维素的生物降解发掘了新的菌种资源,并为秸秆的大规模降解利用奠定了基础。     

一株纤维素降解菌的筛选与鉴定

为了解决玉米秸秆降解率低下问题,本研究从以氨基酸尾液为氮源的自然发酵堆肥中筛选稳定的纤维素降解菌,为制备高效的秸秆腐熟剂奠定基础。采用刚果红染色法进行初筛、采用纤维素酶活测定及玉米秸秆降解率测定来进行复筛,并通过形态学及分子生物学方法对高效降解菌株进行鉴定。结果表明筛选得到一株高效降解纤维素的菌株SC2,其滤纸酶活、内切葡聚糖酶活、外切葡聚糖酶活和β-葡聚糖苷酶活分别为17.70、58.97、16.85和79.26 U/mL,对玉米秸秆的降解率达到33.07%,根据其菌落特征、产孢结构、孢子形态及ITS序列鉴定SC2为黑曲霉(Aspergillus niger)。菌株SC2具有较好的纤维素降解能力,能够有效的促进秸秆的降解,可以用于制备玉米秸秆腐熟剂。     

玉米芯降解复合菌剂的构建及其发酵效果初探

旨在构建复合菌剂以降解玉米芯,使生物质能源得到更好的利用,并且减少环境污染。本实验以牛粪及牛粪玉米芯发酵料为试材,用刚果红染色法和滤纸酶活法(FPA)筛选纤维素降解菌,并进行菌株鉴定;将所得到的菌株通过划线法进行拮抗实验;最后将菌株复配接种到玉米芯研究其发酵效果。结果表明：在牛粪及牛粪玉米芯发酵料中获得的菌株BC-2W、BC-2Y、BC-7W、BC-7Y、BC-12Y、BC-15W、BC-15Y、B1-2、B1-11、B2-7、B2-8和B2-9 FPA酶活均在9.0 U/mL以上,接种复合菌剂的玉米芯纤维素降解率达到(55.63±2.21)%,高于接种牛粪的玉米芯纤维素降解率。红外光谱、X衍射分析和扫描电镜观察显示,接种复合菌剂的玉米芯木质纤维素降解程度均高于接种牛粪组。复合菌剂可有效降解玉米芯,在纤维素降解方面具有较大的应用潜力,可用于玉米芯的生物资源利用。     

活性污泥降解植物纤维容器的研究

生物可降解塑料的开发已经成为目前的研究热点之一,而活性污泥法是常用的评价高分子材料的生物可降解性的方法。以活性污泥的干燥固体总质量(TS)和活性污泥的挥发性固体含量(VS)为考察指标,分析活性污泥对于聚丙烯(PP)、纸制、植物纤维(稻壳)餐具的降解能力。实验结果表明,在降解期间(21 d),纸制餐具降解速度最快,且降解程度最大,植物纤维餐具降解程度低于纸制,而聚丙烯餐具基本不降解。增加降解物的表面积和提高活性污泥与降解物的比值,有利于降解物的降解。     

二氯喹啉酸降解菌的培养基优化

为了获得二氯喹啉酸降解菌在实验室条件下的最佳基础盐培养基,为该菌的大量繁殖提供理论依据,笔者从农药厂废水处理池的淤泥中富集分离筛选出一株二氯喹啉酸降解菌(Z2),经过鉴定该菌属于粪产碱菌属。通过单因素试验测定A_OD600值确定了该菌最适繁殖的碳源和氮源,正交试验得出该菌的最佳基础盐培养基。结果表明：最适碳源与氮源分别为柠檬酸钠和酵母浸粉,最适浓度分别为0.2%和0.6%;最佳基础盐培养基为：柠檬酸钠 0.2%,酵母浸粉 0.7%,NaCl 2%,CaCl₂ 0.006%,FeCl₃ 0.0003%,K₂HPO₄ 0.05%,KH₂PO₄ 0.07%。在优化后的基础盐培养基中Z2能够大量繁殖,为该菌在二氯喹啉酸污染的土壤中进行修复奠定了基础。     

嗪草酮高效降解菌N1发酵培养基优化研究

旨在研究嗪草酮高效降解菌N1菌株的培养基最优组成配方,为降解菌提供最优发酵条件,从而为降解菌扩大生产提供理论依据。应用正交试验设计对培养基组分进行优化。结果表明,单因素试验中最优碳源和氮源分别为蔗糖和酵母粉,最优添加量为0.3%和0.1%。对降解菌生长有促进作用的无机盐有K₂HPO₄、NaCl、KH₂PO₄、MgSO₄·7H₂O。嗪草酮高效降解菌N1的最佳发酵培养基组成为：pH 7.0,K₂HPO₄ 0.15%,蔗糖0.3%,酵母粉0.15%,NaCl 0.1%,KH₂PO₄ 0.05%,MgSO₄·7H₂O 0.04%。     

降解菌N80对土壤中氯嘧磺隆降解效果的研究

以 N80为供试菌株, 研究了 N80对草甸黑土中氯嘧磺隆的降解能力, 并测定了 N80菌株的接种量、 底物氯嘧磺隆初始量、 土壤中的水分及土壤不同类型对氯嘧磺隆的降解效果。结果表明： 当底物的浓度为 20 mg/kg 时, 在灭菌草甸黑土中添加 N80 菌株 5×1014 CFU/g, N80 对底物氯嘧磺隆的降解率由32.5%增加到 87.7%, 而在没有灭菌的土壤中添加 N80菌株后, 底物氯嘧磺隆的降解率由 47.5%提高到94.4%。同时对不同性质的棕壤土和草甸黑土接种降解菌 N80, 第 30天测定棕壤土和草甸黑土中的氯嘧磺隆降解率分别为 49%、 87.5%。底物氯嘧磺隆含量 20 mg/kg、 N80接种量为 5×1014 CFU/g、 土壤水分含量30%时, 在草甸黑土中N80对氯嘧磺隆除草剂的降解效果较好。     

柑橘皮渣降解酶的筛选

从6种果胶酶中,筛选出对柑橘皮渣降解作用良好的果胶酶W1,适宜用量为0.05%;从5种纤维素酶中,筛选出对柑橘皮渣降解作用良好的纤维素酶R-10,适宜用量为0.01%。由果胶酶W1和纤维素酶R-10组成的复合酶,适宜的酶解温度为30℃,酶解时间为24h。     

黑曲霉J6有机磷农药降解酶固定化条件的研究

为了制备有机磷农药水体或土壤污染修复剂,对黑曲霉J6有机磷农药降解酶的粗酶液固定化条件进行优化研究,首先制备黑曲霉J6有机磷农药降解酶的粗酶液,然后分别对海藻酸钠和CaCL2浓度以及固定化时间等固定化条件进行优化,得出其粗酶液的最佳包埋条件。研究结果表明其粗酶液最佳固定化条件为：2%海藻酸钠,4% CaCl2,包酶量20%,（其中蛋白含量为0.15 mg/mL）,固定化时间4 h,在最佳条件下固定化粗酶液成球较易,比较规则,弹性好,强度较高,并且相对酶活最高。本研究成功地对黑曲霉J6有机磷农药降解酶的粗酶液的固定化条件进行了优化研究,得出了最佳包埋条件。     

LAS高效降解菌的分离鉴定及其降解性能的初步研究

从环境中筛选分离出能高效降解直链烷基苯磺酸钠（LAS）的菌株,研究其降解性能,以期为LAS污染治理提供菌种资源。利用富集培养技术从重庆市某地区经含洗涤剂污水长期浸泡的污泥中分离获得1株对直链烷基苯磺酸钠（LAS）具有较强降解能力的菌株,命名为L1。通过对菌株形态、生理和生化特性分析,初步鉴定菌株L1为黄单胞菌属（Xanthomona sp.）。经研究,该菌的生长和LAS降解率在pH 5.0~7.5之间比较稳定,其中在pH为7.0时效果最佳,并且具有一定的酸碱调节能力。LAS浓度为150 mg/L,是该菌生长和LAS降解的最适浓度,48 h菌体生长量测定的吸光值可达0.413,LAS降解率可达87.64%,表明菌株L1具有治理LAS污染的潜在应用价值。     

氯氰菊酯降解菌Y-3的诱变育种与筛选

以从菠菜叶片内分离到对氯氰菊酯降解率较高的菌株Y-3（Corynebacterium vitarumen）为出发菌,进行化学诱变和紫外诱变。结果显示,DES对菌株Y-3的最佳诱变条件为2% 60min、3% 40min和4% 20min,紫外线对对菌株Y-3的最佳诱变条件为5cm 8min、10cm 20min和15cm 30min。通过诱变与筛选,最终获得13株突变株,与野生菌株对比,7株突变株对氯氰菊酯的降解率有明显的提高,其中有3株突变株具有一定的遗传稳定性。     

花生自毒物质降解菌的筛选及其降解效果初步研究

为了能够有效抑制花生连作障碍中自毒物质对花生的危害,利用选择性培养基筛选用于降解花生自毒物质苯甲酸的菌株,研究其降解与拮抗效果。采用以苯甲酸为唯一碳源,逐渐提高苯甲酸浓度的驯化方法。筛选到3株能够高效降解苯甲酸的菌株,降解率分别为95.32%,91.63%和90.15%,3菌株对花生根系分泌的自毒物质均有较强的降解效果,同时3菌株对花生根腐病菌有较强的拮抗作用,盆栽试验结果表明通过施加菌剂可以有效缓解自毒物质对花生幼苗的抑制作用,增产效果显著。筛选到的3株菌株具有解毒抗菌双重功能,为今后在农业生产中有效利用菌剂进行农作物连作障碍治理和改善土壤环境,提供理论依据。