产纤维素酶菌株的诱变选育及其产酶条件的研究

纤维素作为自然界中一种取之不尽用之不竭的可再生资源，其合理利用受到广泛重视。中国是一个农业大国，每年的农作物秸秆产量可达到7×108t。秸秆中的主要物质是纤维素，这些秸秆大多以焚烧或掩埋的方式处理，没有得到合理充分的开发利用，还造成了环境的污染。纤维素可被纤维素酶降解转化为葡萄糖，葡萄糖一方面可以通过发酵转化为蛋白、脂肪，可作饲料;另一方面又可以作为生产酒精、丁醇、柠檬酸、甘油等化学制品。纤维素酶是一类可将纤维素降解转化称葡萄糖的酶的总称。它在食品、纺织、造纸、饲料、能源等多个领域被广泛应用，能够为人类带来巨大的经济效益。
　　本论文以实验室前期筛选的产纤维素酶的枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis) M7为实验材料，采用紫外诱变及溴化乙锭诱变方法，诱变选育出一株产酶活力较高的菌株，并对突变株的液体发酵及固态发酵条件进行优化，结果如下:
　　1.分别使用紫外诱变和溴化乙锭诱变方法，研究其适宜的诱变条件，经刚果红培养基初筛，液体发酵复筛后，得到一株产酶活力较高的诱变菌株EB-5。该诱变株的酶活力较原始菌株M7的CMCase和FPA酶活力分别提高了6.11和632倍，达到30.86 U/mL和43.11 U/mL。
　　2.诱变株EB-5的液体发酵产酶单因素条件的优化结果:麸皮为最适碳源，无机氮源1％的硫酸铵为最佳氮源，最适转速为160r/min，培养基的最适初始pH值为4.83，最适发酵温度为30℃，最适发酵时间为72h，最适菌龄为24h，吐温-80的最适添加量为0.6％。采用响应面Box-Behnken设计以发酵温度、转速、发酵时间为单因子的3因素3水平实验，分别以CMCase和FPA活力为响应值，对诱变株EB-5产酶条件进行优化。经模型预测及验证实验得到诱变株EB-5产CMC酶的适宜条件:发酵温度31℃，转速160r/min，发酵时间81h，产FPA酶的适宜条件:温度30℃，转速160r/min，发酵时间80h。
　　3.诱变株EB-5固态发酵单因素条件优化的结果为:最适碳源为小麦秸秆与麸皮混合物(3∶2)，最适氮源为硫酸铵，最佳料水比为1∶1，pH5.83为最适培养基初始pH;最适发酵温度为30℃;最适发酵时间72h。