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纤维素是世界上最廉价、蕴藏量最丰富的可再生资源,广泛存在于自然界中。利用微生物纤维素酶将纤维素转化为能源物质,不仅可以减少石化能源对环境造成的污染,还能缓解或解决能源危机。本研究采用选择性培养基,从家蚕肠道内筛选出12株能产纤维素酶的菌株,进而发酵培养,检测粗提酶液中羧甲基纤维素酶(CMCase)的比活力,发现菌株BMC-2的CMCase比活力最高,达12.742U/mg。形态学观察结果表明,分离菌株BMC-2的菌落近圆形,边缘较整齐,表面呈现出白色绒毛状,菌丝体较细密,分枝状。显微镜下可观察到该菌株的孢囊梗直接由气生菌丝生出,单生,无横隔膜,色泽同气生菌丝,孢子囊呈球形状或梨形,孢囊孢子无色,呈圆形或椭圆形,依据《真菌鉴定手册》,初步鉴定菌株BMC-2为毛霉属真菌。进一步通过18S rRNA基因序列分析并构建系统进化树,最终鉴定菌株BMC-2为毛霉属真菌(Mucor sp.),其GenBank的登录号为KC009579。为优化菌株BMC-2的培养条件,采用响应曲面分析法研究了其培养基的组成,结果表明:各因素对CMCase比活力影响大小依次为:羧甲基纤维素钠(碳源)> CaCl2(无机盐)>蛋白胨(氮源);确定培养基的最优组成为:羧甲基纤维素钠(碳源)20.4g/L,蛋白胨(氮源)10.0g/L,CaCl2(无机盐)6.0g/L。在此条件下,菌株BMC-2的CMCase比活力达16.209U/mg。采用Plackett-Burman试验设计、最陡爬坡试验和Box-Behnken试验设计优化了BMC-2产纤维素酶发酵条件。各因素中,发酵时间、发酵温度、培养基初始pH和转速对CMCase比活力影响显著,其影响程度由大到小依次为发酵时间、培养基初始pH、发酵温度、转速。确定菌株BMC-2产纤维素酶最优发酵条件为:发酵时间94.35h,发酵温度30.3oC,培养基初始pH7.01,转速179r/min。在此条件下,CMCase比活力为25.526U/mg,较优化前提高了1倍。菌株BMC-2所产纤维素酶的酶学性质的初步研究表明:该纤维素酶在pH为6.09.0的范围内及55oC以下的条件具有良好的稳定性,其最适反应温度为55oC,最适反应pH为8.0。Ca2+、Mn2+、Fe2+、K+对该纤维素酶的活性有促进作用,Cu2+、Na+、Zn2+、Mg2+、Ba2+对酶的活性有抑制作用,其抑制程度由大到小依次为:Ba2+、Mg2+、Zn2+、Na+、Cu2+。