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探索纤维素降解真菌SJL-2的最佳产酶条件

2020-10-19 255 上传者：管理员

摘要：为探索纤维素降解真菌SJL-2的最佳产酶条件，本试验通过不同碳源、氮源、pH和培养温度对菌株进行培养，采用刚果红染色法测定菌株在不同处理下的相对酶活，结果表明：外源添加碳源糊精可增强菌株SJL-2的产酶能力，外源添加葡萄糖、果糖和微晶纤维素会使菌株产酶能力下降；添加氮源氯化铵可提高菌株SJL-2的产酶能力，但添加硝酸铵、酵母膏和水解蛋白胨时，可降低菌株的产酶能力；该菌株的最佳产酶pH值为6.5，偏碱条件对该菌株产酶有利；菌株SJL-2在温度为30℃时产酶能力最强，低于20℃的培养温度不利于该菌株产酶。本试验的结果为进一步开发利用此菌株提供了理论依据。

关键词：
产酶条件
产酶能力
微生物学
筛选
纤维素降解真菌
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纤维素是地球上最大的可再生物质资源[1]，是由绿色植物经光合作用合成的高分子碳水化合物[2]，其生物量超过其他碳水化合物的总和。据统计，每年全球通过植物产生的纤维素量高达1.55×1011t[3]，其中农作物秸秆产量就在6亿t以上[4]，纤维素可转化成工业材料[5]，通过纤维素降解菌的作用可将其转化为简单的糖类或蛋白质等产品，进而作为饲料，除此之外，纤维素还可为人类提供所需的能源、化工原料和食品等[6]。

微生物在纤维素的降解中发挥重要作用，其中人们对纤维素降解真菌的研究最深入和广泛，常见纤维素降解真菌包括青霉属[7]、曲霉属[8]、拟青霉属[9]、木霉属（Trichoderma)[10]等。在真菌降解纤维素的过程中，培养真菌的碳源、氮源、pH值以及温度等因素对真菌的产酶结果影响较大[11]。所以，本研究对实验室前期分离到的1株纤维素降解能力较强的菌株进行产酶条件的试验，分别从碳源、氮源、pH值和培养温度等方面进行试验，从而确定其最佳产酶条件，为进一步高效利用该菌株奠定基础。

1、材料与方法

1.1试验材料

选择从色季拉山森林凋落物中分离到的较强纤维素降解活性的菌株SJL-2进行试验。

1.2仪器设备及试验药品

1.2.1仪器设备

高压灭菌锅（SX-500H）、分析天平（FA2104N）、恒温培养箱（DNP-9162）、超净工作台（BCL-1360B）。

1.2.2试验药品

葡萄糖、果糖、蔗糖、麦芽糖、微晶纤维素、淀粉和糊精等均购自成都市科陇化工试剂厂，硝酸铵、牛肉膏、水解蛋白胨和胰蛋白胨均购自成都市彭县丽春化学厂。

1.3方法

基础培养基：CMC-Na8.00g,NaCl1.00g，酵母膏2.00g,K2HPO42.00g,MgSO41.00g,(NH4)2SO42.00g，琼脂14.00g，蒸馏水1000mL，培养基最终pH为6.5。

1.3.1碳源对菌株SJL-2产酶的影响

以基础培养基为对照，各处理中分别加入2g葡萄糖、果糖、蔗糖、麦芽糖、微晶纤维素、淀粉和糊精作为不同的外加碳源。将菌株SJL-2分别接种于各处理的平板中央，恒温（25℃）培养5～7d，进行4次重复，然后用刚果红染色法测定其相对酶活，即水解圈宽度（D）与菌落直径（d）的比值（即R值），根据R值的大小筛选其产酶的最佳碳源。

1.3.2氮源对菌株SJL-2产酶的影响

以基础培养基中无任何氮源为对照，各处理中分别加入2g硝酸铵、氯化铵、牛肉膏、酵母膏、水解蛋白胨和胰蛋白胨作为外加氮源，测定方法同1.3.1。

1.3.3培养基pH值对菌株SJL-2产酶的影响

以基础培养基的pH6.5为对照，分别将培养基的pH值调至4.5、5.0、5.5、6.0、7.0、7.5、8.0、8.5、9.0，测定方法同1.3.1。

1.3.4培养温度对菌株SJL-2产酶的影响

以25℃为对照培养温度，分别将菌株放置在5℃、10℃、15℃、20℃、30℃、35℃、40℃下进行培养，测定方法同1.3.1。

2、结果与分析

2.1不同碳源对菌株SJL-2产酶的影响

以基础培养基为对照，外加不同种类的碳源为处理，分析不同碳源对菌株SJL-2产酶的影响。

从图1可以看出，外源添加多糖糊精可增强菌株SJL-2的产酶能力，外源添加双糖麦芽糖时效果次之，外源添加单糖葡萄糖和果糖时产酶效果低于对照，外源添加微晶纤维素时也会使菌株产酶能力下降。

2.2不同氮源对菌株SJL-2产酶的影响

以培养基中不加入任何氮源为对照，外加不同种类的氮源为处理，分析不同氮源对菌株SJL-2产酶的影响，从图2可以看出，当氯化铵作为培养基唯一氮源时，菌株SJL-2的产酶能力最强，添加牛肉膏和胰蛋白胨菌株的产酶能力也强于对照，添加硝酸铵、酵母膏和水解蛋白胨时，菌株的产酶能力均低于对照，尤其是当酵母膏单独作为培养基氮源时，该菌株的产酶能力最低。

图1不同碳源对菌株SJL-2产酶的影响

图2不同氮源对菌株SJL-2产酶的影响

2.3不同pH对菌株SJL-2产酶的影响

以基础培养基中pH6.5为对照，以pH值4.5、5.0、5.5、6.0、7.0、7.5、8.0、8.5、9.0为处理，分析培养基不同pH值对菌株SJL-2产酶能力的影响，从图3可以看出，该菌株的最佳产酶pH值为对照的pH6.5，偏碱条件对该菌株产酶有利，偏酸条件不利于该菌株的产酶，尤其当pH值低于6.0时，对该菌的产酶最为不利。

2.4不同温度对菌株SJL-2产酶的影响

以培养温度25℃为对照，以5℃、10℃、15℃、20℃、30℃、35℃、40℃的培养温度为处理，分析不同培养温度对菌株SJL-2产酶能力的影响，从图4可以看出，菌株SJL-2在温度为30℃时产酶能力最强，5℃时产酶能力最弱，当培养温度20℃～40℃产酶能力较好，而当温度低于20℃时该菌株的产酶能力急剧下降，该菌株为中高温纤维素降解真菌。

图3不同pH对菌株SJL-2产酶的影响

图4不同温度对菌株SJL-2产酶的影响

3、结论与讨论

通过本次试验对纤维素降解真菌SJL-2的产酶条件进行了初步探索，为该菌株进一步在农业生产中的应用奠定了理论基础。试验结果表明，添加碳源糊精和氮源氯化铵，培养基的pH值调制为6.5，培养温度设置为30℃时，能显著增强菌株SJL-2的产酶能力，本试验对纤维素降解真菌SJL-2产酶条件的初筛，通过相对酶活筛选最佳的产酶条件，分析不同碳源、氮源、pH值和温度等因素，得出的结果可为进一步开发利用此菌株提供了理论依据。

不同来源的纤维素降解真菌的产酶条件差异较大，韦海婷等[12]从梅花鹿瘤胃内中分离得到1株纤维素降解菌，通过研究发现，该菌株产酶的最适温度为40℃，最适pH为6.0，碳源最佳接种量为5%；在20℃～50℃或pH6.0～8.0环境下作用1h，其相对酶活力均保持在80%以上，稳定性较好。王蕾等[13]以羧甲基纤维素钠为唯一碳源，从牛瘤胃中分离出1株高效纤维素分解菌C5，通过测定不同培养条件下C5菌株的产酶能力，初步确定其最佳产酶条件为：最适pH值6.0，最适温度28℃，最适摇床转速180r/min，培养64h后酶活力达到高峰。甄静等[14]通过对富含枯枝败叶的土壤样品进行富集培养、筛选，得到1株纤维素降解真菌GC2-2，并对该菌株进行酶学性质研究，该菌产酶的最适温度为35℃，最适pH值为7.5。通过不同菌株的研究结果不难看出，对于具体菌株的产酶条件均需要进行逐一摸索，才能筛选出适合不同菌株的最佳产酶条件。

参考文献:

[1]岳耀峰,黄晓艳,龚明福.纤维素分解菌筛选方法初步研究[J].安徽农业科学,2010,38(04):1667-1668+1779.

[2]颜霞,秦魏.降解纤维素真菌的分离筛选及其环境适应性初探[J].中国农学通报,2008,25(05):44-49.

[3]靳振江.纤维素酶降解纤维素的研究进展[J].广西农业科学,2007,38(02):127-130.

[4]刘起丽,张建新,葛文娇等.一株产纤维素酶真菌的筛选及其对秸秆的降解效果研究[J].现代食品科技,2014,30(06):82-86+35.

[5]刘胜贵,严明,邹娟等.纤维素降解真菌的筛选及其产酶条件[J].中国农学通报,2011,27(07):102-106.

[6]周俊强,邱忠平,韩云平等.纤维素降解菌的筛选及其产酶特性[J].环境工程学报,2010,4(03):705-708.

[7]耿丽平,陆秀君,赵全利等.草酸青霉菌产酶条件优化及其秸秆腐解能力[J].农业工程学报,2014,30(3):170-179.

[8]邱雨楼.强化秸秆沼气发酵菌株的筛选及发酵条件的研究[D].江西南昌:江西农业大学,2011.

[9]刘艺.降解木质纤维素的噬热霉菌和放线菌的筛选及其培养基的优化[D].山西太原:山西大学,2015.

[10]马宁,王彦杰,王文旭等.纤维素降解真菌的筛选与鉴定[J].西北农业学报,2012,21(8):58-62.

[11]刘震飞.秸秆木质纤维素降解菌的筛选及发酵工艺优化的研究[D].甘肃兰州:兰州交通大学,2018.