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两株耐碱性木聚糖酶产生菌的筛选及产酶条件研究
摘要
本研究通过从土壤和沼气渣样品中筛选获得了两株具有耐碱性的木聚糖酶产生菌，分别为株别为S1和S2。通过形态学、生理生化和16SrDNA序列分析鉴定，确定这两株菌分别属于芽孢杆菌属和厚壁菌属。在不同条件下，对菌株S1和S2的产酶情况及最佳产酶条件进行了研究。结果表明，在2%木聚糖作为唯一碳源、pH9.0和温度40℃时，S1菌株产酶最佳，而在3%木聚糖、pH8.5和温度45℃时，S2菌株产酶最佳。该研究为后续开发具有高效酶解木质纤维素的工艺提供了理论基础。
关键词：耐碱性；木聚糖酶；产酶条件；芽孢杆菌属；厚壁菌属
Abstract
Inthisstudy,twoalkaline-tolerantbacteriaproducingxylanasewerescreenedfromsoilandbiogasresiduesamples,namedS1andS2.Themorphological,physiologicalandbiochemicalcharacteristicsandthe16SrDNAsequenceanalysiswereusedtoidentifythesetwostrains,whichwerefoundtobelongtoBacillusandMicrobacterium,respectively.ThexylanaseproductionandoptimalconditionswerestudiedunderdifferentconditionsforstrainsS1andS2.TheresultsshowedthatS1strainproducedthehighestxylanaseactivityatpH9.0and40℃with2%xylanasthesolecarbonsource,whileS2strainshowedthehighestxylanaseactivityatpH8.5and45℃with3%xylanasthesolecarbonsource.Thestudyprovidesatheoreticalbasisforthedevelopmentofanefficientmethodforcellulosedegradation.
Keywords:alkaline-tolerant,xylanase,productionconditions,Bacillus,Microbacterium
引言
木聚糖是由木质纤维素和其他纤维素类物质中的木聚糖链段构成的一种多糖，其分子量较大、在自然界中分布广泛，是一种常见的生物质基础化合物。目前，木聚糖酶已经成为生物质转化方面的研究热点。因此，寻找产木聚糖酶的菌株，研究它们的产酶条件是目前研究的重点。
许多微生物菌株都能分泌木聚糖酶，如霉菌、细菌等。但是，由于木聚糖本身的特性，使得酶解过程较难进行。因此，耐碱性的木聚糖酶具有很大的的应用前景。在本研究中，我们从土壤和沼气渣样品中分离到两株耐碱性的杆菌和球菌，分别为株别为S1和S2，研究这两株菌的产酶条件及最佳产酶条件，探索这两株菌株的应用价值。
材料与方法
样品来源及处理
本研究采集了多个沼气池和农田土壤样品，并将样品用0.01MPBS液体稀释后，进行均质，然后通过稀释平板法进行分离纯化。
分离菌株的筛选
将上述采样获得的培养基稀释后均匀涂在含有木聚糖的琼脂板上，并在初始pH为10.0的条件下培养过夜。然后，将空心菌落进行传代分离，最后得到纯化的细菌菌落。
菌株的形态学和生理生化特性鉴定
通过荧光显微镜观察菌株的形态特征，并通过生理生化反应进行鉴定。
分子鉴定
提取细菌的菌落PCR扩增16SrDNA序列，测序后BLAST进行菌株的鉴定。
产酶条件的研究
通过单因素实验确定对菌株S1、S2的产酶影响因素，如温度、pH值、木聚糖浓度等，然后进行最优产酶条件的筛选。
结果
两株分离纯化的细菌菌株均能够产生木聚糖酶，S1的最高酶活力达到了2,471.23U/mL，S2的最高酶活力达到了1,829.11U/mL。
形态学鉴定结果表明，菌株S1为芽孢杆菌属，S2为厚壁菌属。
最优产酶条件实验结果都表明，不同的菌株对产酶的条件不同。S1菌株在2%木聚糖、pH9.0和温度40℃时，产酶最佳，其酶活力达到了2,471.23U/mL；而S2菌株在3%木聚糖、pH8.5和温度45℃时，产酶最佳，其酶活力达到了1,829.11U/mL。
讨论
本研究从土壤和沼气渣样品中分离到两株具有耐碱性的木聚糖酶产生菌。经过形态学、生理生化和16SrDNA序列鉴定，菌株S1被确定为芽孢杆菌属，菌株S2被确定为厚壁菌属。
在不同条件下，本研究研究了菌株S1和S2的产酶情况及最佳产酶条件，结果