草本植物纤维生物提取菌种资源整理与整合

本文按照国家微生物资源标准化整理与整合要求,从中国农业科学院麻类研究所保存的微生物资源中随机选择802份菌种资源进行规范化描述,累计整合信息数据64574项,修复、补充信息数据27767项,经过分类鉴定证明,这些菌种资源涉及22属38种;同时,经过活化、提纯、复壮并保藏菌株615份,涉及20属31种.相关信息和实物整合到中国农业微生物菌种保藏管理中心（ACCC）保藏.     

亚麻快速生物脱胶技术研究Ⅰ.亚麻快速脱胶菌株的选育

通过广泛采集菌样、初筛、复筛和诱变育种等手段,获得了1株(编号为Ym68')亚麻快速脱胶菌株;并对该菌株进行了规模为100kg的亚麻快速脱胶试验.结果表明Ym68'在实验室条件下16h内可完成亚麻脱胶;与传统脱胶工艺相比,其脱胶周期缩短79%以上、综合出麻率提高7.3个百分点、纤维强力和长度分别提高50%和3.3%、COD降低17%左右,具有脱胶周期短、纤维产量高、品质好和环境污染轻等特点.     

抽真空法和甘油冷冻法保存对高效脱胶菌株CXJZU-120活化性能的比较研究

为了探索一种使高效脱胶菌株能够长期保存且易活化的方法,试验采用抽真空法和甘油冷冻法两种方法对保存了3年或10年的菌株CXJZU-120进行苎麻脱胶,定期测定活化菌液和发酵液中相关活化性能指标。结果表明:甘油冷冻法保存3年的菌株经活化10 h,菌体颜色深浅不一;发酵10.5 h,其活菌数为1.66×10~7cfu/mL,COD值为3.86 g/L,苎麻脱胶失重率为19.53%,只适合短期保存。然而,抽真空法保存3年、10年的两支菌株经活化10 h,活化菌体颜色均较深;发酵10.5 h,其活菌数均可达1.02×10~9cfu/mL,COD值分别为6.02、5.65 g/L,苎麻脱胶失重率均超过27%。因此,抽真空法适合高效脱胶菌株CXJZU-120中、长期保存。     

欧文氏杆菌木聚糖酶的纯化与酶学性质研究

从实验室现有菌种资源中筛选出木聚糖酶高产菌株,发酵液酶活达到408 U;仅采用超滤和凝胶层析2个步骤即从发酵液中提取到电泳纯木聚糖酶,回收率高达69.17 %,比活达到28453.6 U/mg;用ESI-MS/MS法测得该酶氨基酸序列,与该研究室登陆GenBank的木聚糖酶基因表达的氨基酸序列一致;其酶学性质为：采用SDS-PAGE和凝胶层析测得分子量为22.54 kD、21.89 kD;IEF-PAGE测得等电点为9.63;以桦木木聚糖为底物时,Km值和Vmax分别为1.0mg/ml和33.3μmol/（min.ml）,燕麦木聚糖的Km值和Vmax分别为0.5mg/ml和33.3μmol/（min.ml）;最适作用温度60℃,稳定温度0℃~60℃;最适pH5.8,稳定pH3.4~6.4;Fe2+、Co2+有激活作用,Cu2+有强烈抑制作用。     

草本纤维生物提取菌株分泌的关键酶研究

为研究草本纤维生物提取菌株分泌的关键酶种类和特性,采用经典的DNS法对草本纤维生物提取菌株分泌的果胶酶、甘露聚糖酶和木聚糖酶进行系统分析。结果表明,6 个草本纤维非纤维素降解菌株均能同步产果胶酶、甘露聚糖酶和木聚糖酶;在培养的第9~11 h,菌株CBXW-3 分泌的果胶酶活力最高达123 IU/mL,其次为菌株CBXW-1 的果胶酶活力105 IU/mL;菌株CBXW-4 的甘露聚糖酶活力最高达214.2 IU/mL,其次为菌株CBXW-1 的甘露聚糖酶活力162.1 IU/mL;菌株CBXW-4 的木聚糖酶活力最高为111.4 IU/mL,其次为菌株CBXW-6 的木聚糖酶活力87.6 IU/mL。由此得出,6 个目标菌株分泌的草本纤维非纤维素降解酶系种类丰富,酶活力高,可为阐明草本纤维生物提取机理和开发微生物资源的应用价值提供科学依据。     

苎麻脱胶高效菌剂活化技术研究

CXJZU-120高效菌剂在4～8℃冷藏柜中保存540 d,分段取样进行成活率检测,开展高效菌剂活化技术研究。结果表明,CXJZU-120高效菌剂在4～8℃冷藏柜中保存540 d,其成活率保持在80%以上;该菌剂活化技术具有工艺流程短、技术难度小等特点,采用常规培养基对高效菌剂进行苏醒与扩增(6、8h)、诱导(5 h)两个步骤,即可获得6 h完成苎麻脱胶的活化菌液;确保高效菌剂活化成功的关键在于掌握"休眠态的高效菌剂在苏醒与扩增过程的适应期长短与保存期呈正相关"的技术原理。其结果可为降低企业实施苎麻生物脱胶工艺的技术风险、长期保持高效菌剂的优良性能提供科学依据。     

清洁型草本纤维生物提取工艺的污染机理研究

【目的】研究草本纤维生物提取过程中的物质变化规律,为草本纤维生物提取废水处理提供依据。【方法】在草本纤维原料生物脱胶、生物制浆过程中,分别采用高锰酸钾法、重量法、膜分离技术、DNS和考马斯亮蓝比色法测定了各类物质的变化规律。【结果】草料发酵阶段微生物可消耗占草料总量10%左右的非纤维素物质;发酵以后通过水洗可除去占草料总量15%以上的非纤维素物质,其中分子量大于10 kD的颗粒状物质占90%,分子量小于10 kD的水溶性还原糖和蛋白质仅占10%。由此可以肯定,生物提取工艺不仅从源头上大幅度减少了污染物的排放量,而且因为该工艺中废水的水质单一、废水中污染物多呈颗粒状,可以通过物理分离方法除去,污染处理负荷大幅度减轻。【结论】草本纤维生物提取工艺,可以减少30%～60%有机污染物排放量,其污染物90%来自原料中的大分子颗粒或块状有机物脱落物。     

草本纤维提取专用复合酶工程菌株的构建

[目的]研究如何构建草本纤维提取工程菌株。[方法]用PCR扩增的方法获得甘露聚糖酶、果胶酶和木聚糖酶DNA片段,连到载体上,获得单质酶表达载体,依次将单质酶载体转入大肠杆菌JM109中,使其共存于同一宿主细胞。[结果]获得了一个果胶酶新基因（EU597234） 得到了能同时产甘露聚糖酶、果胶酶、木聚糖酶3种酶的复合酶工程菌株。[结论]草本纤维生物提取是一个复杂的生物反应过程,构建草本纤维提取菌株既要考虑菌株所产的酶又要考虑菌株本身的生物学特性。     

黄麻韧皮纤维活性物质鉴定及抑菌效果分析

采用溶剂法从黄麻韧皮纤维中提取黄酮、多糖、生物碱3种成分,并对提取物的化学组分及抑菌效果进行测定分析。结果表明,3种提取物中总黄酮、总多糖、总生物碱含量分别为17.36 mg/g、3.57 mg/g、61.01μg/g。高效液相色谱法(HPLC)检测出黄酮类提取物主要包括异槲皮素(167.47μg/g)、槲皮素(12.35μg/g)、木犀草素(6.41μg/g)、山奈酚(6.26μg/g)等;多糖类提取物中的单糖组分有半乳糖(0.41 mg/g)、半乳糖醛酸(0.43 mg/g)、阿拉伯糖(1.03 mg/g)等;生物碱类提取物主要组分为盐酸小檗碱(9.97μg/g)。纸片扩散法、二倍稀释观察法、扫描电镜分析显示,3种提取物对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、痢疾杆菌均能产生不同程度的抑制效果。综上,黄麻韧皮纤维中的活性物质较为丰富,且具有良好的抑菌性能。     

CXJZ95-198菌株在不同碳源中产β-甘露聚糖酶的规律研究

本文主要研究了在不同碳源条件下,CXJZ95-198菌株产甘露聚糖酶的规律.研究发现CXJZ95-198菌株酶活在葡萄糖和甘露糖培养基中都呈"抛物线"型变化,均在7.5h达到产酶高峰,粗酶液的酶活分别为79.4U/ml和99.4U/ml.在精制魔芋粉、槐豆胶和豆饼粉培养基中,酶活呈"N"型变化.