苎麻生物脱胶用菌株的选育和复合发酵条件的研究

论文摘要

我国是世界苎麻生产和出口大国，其各种苎麻产品常年畅销世界各地。苎麻纤维中含有大部分的纤维素以外，还有25%～35%的胶质，因此不能直接用于纺纱，必须进行脱胶处理。多年来采用强酸、强碱、高温和高压煮炼的化学脱胶方法，严重污染环境，成本居高不下，还损伤了纤维品质和产量。所以近年来，生物脱胶法因具有“高产、质优、节能、环保”等特点，而且有显著的经济效益和社会效益，成为国内外苎麻研究者研究的热点。本文以苎麻田土壤和沤麻池淤泥为菌种筛选的来源，用选择平板筛选方法得到了两株脱胶性能较好的菌株，并且通过形态观察和生化实验确定菌株的种类，然后优化菌株的产酶培养基，测定菌株的产酶曲线，最后利用两种菌株对苎麻进行联合脱胶，并且对菌株的发酵条件和脱胶工艺条件进行优化。（1）高效苎麻生物脱胶细菌的筛选和诱变从沤麻池淤泥中筛选得到的1株优势细菌CJ2，通过对菌体菌落形态、显微镜下形态观察、生理生化特征试验可以确定，此菌种为地衣芽胞杆菌。对细菌CJ2进行紫外线诱变，在处理时间为60s时筛选得到一株脱胶效果最好的菌株B2，其脱胶率可达到22.8%，比出发菌的脱胶率提高了29.5%，经传代、发酵试验证明其遗传性状稳定，适合做苎麻微生物脱胶的受体菌。（2）高效苎麻生物脱胶真菌的筛选及其发酵产酶培养条件的优化从沤麻池淤泥中筛选得到的1株优势真菌MCZ2，通过对菌株的孢子和菌丝进行显微形态观察，参考资料初步确定菌株MCZ2为曲霉属。通过单因素实验确定曲霉MCZ2液体发酵培养基所需的合适碳源、氮源和金属离子种类以及初始pH值，然后进行正交试验，得出适于曲霉MCZ2发酵产果胶酶和半纤维素酶的最佳条件为：麸皮1g/L，酵母膏0.6g/L，CaCl20.01g/L，KH2PO40.1g/L，MgSO47H2O0.05g/L，NaCl0.5g/L，水100mL，初始pH值为6.0，培养基装液量为100mL。在最优条件下经过验证实验，测得产生的果胶酶活最高可达到135.5U/mL，半纤维素酶活为318.8U/mL，比在未优化条件下菌株产生的两种酶活性分别提高了35.1%和68%。（3）复合微生物对苎麻联合脱胶条件的研究以筛选出的2株高效细菌和真菌为出发菌，混合两种菌株产生的酶液，对苎麻进行联合脱胶。得出最佳的脱胶条件为：细菌和真菌种子液的接种量分别为6%和11%，水料比为15﹕1（mL/g），脱胶初始pH值为6，温度35℃，转速150rpm脱胶时间50h。将苎麻在此脱胶条件下处理，脱胶率可达到31.9%，纤维细度为6.29±0.13dtex，纤维断裂强度为4.28±0.14cN/dtex，均符合二级精干苎麻的标准，用稀碱液简单处理后，其残胶率可降到2%以下，达到可纺标准。（4）对微生物脱胶前后的苎麻纤维进行表征分析通过红外光谱法对微生物脱胶前后的苎麻纤维进行测试后发现：混合菌株分泌的酶物质使苎麻胶质复合体的分子结构发生了变化，增加了分子的不饱和度，活化了大分子的化学反应性能，从而提高了胶质分子对酶物质的敏感性，使胶质更易被降解去除。同时，用电镜扫描测试证明原麻中网状的胶质复合体经过两种酶的协同作用后，得到了光滑、平整、纤细的苎麻纤维，脱胶效果明显。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 文献综述
• 1.1 苎麻概况
• 1.2 苎麻的化学成分
• 1.3 苎麻脱胶方法的研究进展
• 1.3.1 天然脱胶（土法脱胶）法
• 1.3.2 化学脱胶法
• 1.3.3 生物脱胶法
• 1.4 苎麻生物脱胶的主要酶类
• 1.4.1 果胶酶
• 1.4.2 半纤维素酶
• 1.5 苎麻生物脱胶的条件
• 1.5.1 脱胶微生物的选育
• 1.5.2 生物脱胶的环境因素
• 2 引言
• 2.1 研究目的和意义
• 2.2 研究内容
• 3 实验材料与设备
• 3.1 实验药品与试剂
• 3.2 实验仪器
• 3.3 土样
• 3.4 麻样
• 3.5 培养基
• 4 实验内容和方法
• 4.1 菌株的筛选
• 4.1.1 增殖培养
• 4.1.2 初筛
• 4.1.3 复筛
• 4.2 菌株种类的确定
• 4.2.1 细菌形态特征观察和生理生化试验
• 4.2.2 真菌形态观察
• 4.3 紫外线诱变
• 4.3.1 菌悬液的制备
• 4.3.2 紫外线处理
• 4.3.3 紫外突变菌株的筛选
• 4.3.4 突变菌株发酵稳定性测定
• 4.4 真菌产酶发酵培养基的条件研究
• 4.5 真菌产酶发酵培养条件的优化研究
• 4.6 复合微生物脱胶条件的优化研究
• 4.6.1 菌株的活化
• 4.6.2 种子液的制备
• 4.6.3 两种菌株的产酶曲线的绘制
• 4.6.4 苎麻的脱胶发酵培养
• 4.7 脱胶率的测定
• 4.8 酶活力的测定
• 4.8.1 果胶酶活的测定
• 4.8.2 半纤维素酶活的测定
• 4.8.3 酶活定义
• 4.8.4 葡萄糖标准曲线的绘制
• 4.9 苎麻纤维细度的测定
• 4.10 苎麻纤维断裂强度的测定
• 4.11 红外吸收光谱测试
• 4.12 电镜扫描测试
• 5 实验结果和分析
• 5.1 细菌的筛选
• 5.1.1 初筛
• 5.1.2 复筛
• 5.2 细菌种类的确定
• 5.3 细菌的诱变选育
• 5.4 突变菌株发酵稳定性检验
• 5.5 真菌的筛选
• 5.5.1 初筛
• 5.5.2 复筛
• 5.6 真菌种类的确定
• 5.7 产酶发酵培养条件对真菌产酶的影响
• 5.7.1 碳源种类对真菌产酶的影响
• 5.7.2 氮源种类对真菌产酶的影响
• 5.7.3 不同的金属离子对真菌产酶的影响
• 5.7.4 不同的初始 pH 值对真菌产酶的影响
• 5.8 葡萄糖的标准曲线
• 5.9 真菌产酶发酵培养条件的优化
• 5.10 两种菌株的产酶曲线
• 5.11 复合菌株对苎麻脱胶条件的研究
• 5.11.1 MCZ2 种子液的接种量对脱胶率的影响
• 5.11.2 B2 种子液的接种量对脱胶率的影响
• 5.11.3 脱胶初始 pH 值对脱胶率的影响
• 5.11.4 脱胶时间对脱胶率的影响
• 5.11.5 脱胶温度对脱胶率的影响
• 5.11.6 水料比对脱胶率的影响
• 5.12 复合菌株脱胶条件的正交优化
• 5.13 红外光谱的测试分析
• 5.14 扫描电镜的测试分析
• 6 结论
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介