竹基质白腐菌选择性降解研究

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竹纤维可用于制浆造纸、纺织等行业。竹子中木质素的去除方式是竹纤维有效分离的关键技术。 本课题以毛竹为研究对象,探讨了竹基质白腐菌选择性降解过程的特性及其机理。为筛选理想的实验菌株,通过对13株具有木质纤维素降解能力的白腐菌在竹粉基质上的生长及木质素、纤维素、半纤维素降解状况比较,确定了一株生长优势显著、木质素选择性降解能力强的栓菌属菌株Trametes sp.B1作为选择性降解研究菌株。 采用竹粉基质固体发酵体系,通过测定在 60天内不同时间段木质纤维素降解程度及木质素选择系数,进一步研究了木质素降解选择性与降解规律之间的关系。结果表明:木质素选择性因不同时间段而异,且与木质素和纤维素降解密切相关,选择性高是木质素降解强、纤维素降解弱导致的结果。20天时,木质素和纤维素降解率分别为26.4%和12.7%,木质素选择性系数最高,达到2.08。 不同营养因子对基质中木质纤维素降解和选择系数影响不同。18种营养物质分别添加后的选择性系数显示,CaCl2和木聚糖在提高木质素降解选择系数方面有较好的效果,CaCl2使木质素降解选择系数从4.38上升到66.57,木聚糖使其从12.91提高到41.45。 论文进一步探索了CaCl2提高降解选择性的机理。结果表明,CaCl2可以提高漆酶活性,促进木质素降解;虽然纤维素酶和木聚糖酶活性基本不受CaCl2的影响,但是纤维素和半纤维素的降解却受到了一定的影响。提示除了影响酶活性外,CaCl2可能还通过其它途径影响菌株的生物学行为从而改变其降解选择性。 结合FTIR分析与木质纤维素降解规律可初步推知,菌株B1对木质纤维素的降解是氧化裂解过程,菌株首先降解竹粉样品中的可溶性碳水化合物及部分半纤维素,以提供菌丝生长及降解木质素的碳源和能源,再降解半纤维素、木质素和纤维素。纤维素的缓慢、滞后降解是木质素降解选择性高的关键因素。 本论文首次以毛竹为材料针对提高木质素降解选择系数及其机理展开了初步研究,明晰了菌株B1对竹粉中木质纤维素降解的规律,探索了影响木质素降解选择性的关键因素,为实现竹资源的充分利用提供依据,具有一定的理论和应用价值。
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