白腐菌产漆酶优化及其对稻草秸秆预处理分析

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农作物秸秆作为重要的生物质能源,对其合理利用能够有效缓解化石燃料日益减少的问题及其燃烧造成的环境污染问题。利用白腐菌产漆酶对秸秆进行预处理成为秸秆预处理方面的主要研究内容。目前关于白腐菌处理秸秆的大多数研究都集中在将白腐菌接种于秸秆培养基上,利用白腐菌生长过程中分泌的漆酶等对秸秆进行预处理作用。该过程中白腐菌菌体生长与漆酶分泌都未能处于最佳状态,本文中通过对白腐菌糙皮侧耳产漆酶产酶条件的优化,利用白腐菌分泌的高活性漆酶液对稻草秸秆进行预处理作用,分析漆酶对稻草秸秆木质素的降解作用,同时对糙皮侧耳漆酶的酶学特性进行探讨。在对白腐菌糙皮侧耳产漆酶条件进行优化时,主要采用两种手段:第一,在糙皮侧耳产漆酶培养液中添加天然物质,并在此基础上探索其最佳培养条件;第二,在第一种手段的基础上,向培养基中小粒径多孔性物质即沸石粉末,为白腐菌糙皮侧耳产漆酶探索另外的培养模式,并在该模式下对白腐菌产漆酶的连续培养条件进行可行性分析。在得到高酶活漆酶液后,对漆酶的部分酶学特性进行分析,并研究其对稻草秸秆的降解作用。得出的主要结论包括:(1)培养基中添加天然成分马铃薯浸出液200g/L能有效提高漆酶产量,其最佳培养条件为28℃,150r/min震荡培养,该条件下漆酶活性可达到112U/mL,显著高于常规培养液的39U/mL;培养基内添加0.05g/瓶沸石粉末时,糙皮侧耳产漆酶活性可达到175U/L:(2)对糙皮侧耳产漆酶培养基内原有菌种进行50%比例筛选,并在取出漆酶液后补足相同量的新鲜无菌培养液,能够在35d的培养周期内提供3次高酶活菌液,高于一次性培养方式中45d左右的培养时间实现连续培养;(3)白腐菌糙皮侧耳所产漆酶的酶学特性进行分析,发现温度、pH值过高或过低不能保证漆酶高活性或高稳定性:糙皮侧耳漆酶的最佳保存条件为30℃离心静置保存,最佳反应温度为40℃,最佳反应pH值为5。(4)糙皮侧耳漆酶对稻草秸秆进行预处理实验发现:糙皮侧耳漆酶液活性为170U/mL以上时,最佳比例为固液比1:5,即漆酶液用量为5mL/g稻草秸秆粉末;过80目筛的秸秆中木质素降解率明显高于过40目筛的秸秆粉末;80目过筛的秸秆粉末,170U/mL以上漆酶液处理的最佳温度为40℃,最佳pH值为5,该条件下利用漆酶液处理秸秆粉末15d,秸秆中木质素降解率可达到18%。
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