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芽孢杆菌074碱性纤维素酶的研究——Ⅰ.菌种的分离、筛选及发酵条件
摘要
本文研究了一株芽孢杆菌074产生碱性纤维素酶的菌种，通过筛选出最佳的发酵条件，最终得到了较高的纤维素酶产量。通过菌种的形态观察、生理生化鉴定、16SrDNA序列分析等手段，确认该菌种为芽孢杆菌属，且其与已知菌属相比存在一定程度差异。随着纤维素酶在工业领域使用的不断拓展，该菌种具有潜在的应用价值。
关键词：芽孢杆菌；碱性纤维素酶；发酵条件；菌种鉴定
Abstract
ThisstudyinvestigatedastrainofBacillus074thatproducesalkalinecellulase,andscreenedfortheoptimalfermentationconditionstoultimatelyachieveahighcellulaseproduction.Variousmethodsincludingmorphologicalobservation,physiologicalandbiochemicalidentification,16SrDNAsequenceanalysisetc.wereemployedtoconfirmthatthestrainbelongedtotheBacillusgenusandhadsomedifferencescomparedwithknowngenera.Ascellulasecontinuestofindexpandingapplicationsintheindustrialfield,thisstrainhaspotentialapplicationvalue.
Keywords:Bacillus;alkalinecellulase;fermentationconditions;strainidentification
1.引言
纤维素在自然界中广泛存在，是一种基础性的生物聚合物，其在生物质资源中占据了主导的地位。纤维素分子结构简单，是由葡萄糖单体经β-1,4-糖苷键连接而成。然而，由于纤维素的高度结晶性和层次性，使得其降解变得极为困难。因此，在纤维素的分解处理过程中，使用一定的酶类辅助，可以提高分解效率和降解速率。纤维素酶是其中的一种，可以将纤维素分解为简单的葡萄糖单体，因此具有极大的应用价值。
在许多微生物中都存在纤维素分解酶，例如细菌、真菌等，其中以菌类的纤维素酶活性较高。由于生物的多样性，不同种类的微生物所产生的纤维素酶差异较大，因此筛选一株合适的菌株具有重要意义。芽孢杆菌作为一种常见的微生物，在自然界中广泛存在。同时，芽孢杆菌菌株分离、筛选、培养较为便利，因此是许多研究中首选的菌株之一。
本文对一株芽孢杆菌进行鉴定，并研究其产生碱性纤维素酶的能力和最佳的发酵条件。通过这项研究，将为提高纤维素酶产量、改进纤维素酶工业化生产等方面提供理论参考和实际应用基础。
2.实验与结果
2.1菌株的分离和筛选
菌株采集于土壤样品中，以聚合物质分解率较高的两个菌落进行挑选，并进行重复传代，以获得单一的菌株。经过反复的挑选和筛选，最终获得一株菌落形态相对规则，生长状况良好的单一菌株。
2.2菌株的鉴定
2.2.1形态学特征
菌落在培养基上呈现出黄色或灰黄色，菌落表面具有光滑感，胶状生长。芽孢杆菌菌落的直径约为2-3mm，且不随温度和培养基的变化而变化。其形态学特征可以与芽孢杆菌属中的大多数菌株相比较。
2.2.2生理生化特征
菌株在不同碳源、氮源和媒介下的生长情况进行了观察。结果表明，菌株能够在各种富含碳源和氮源的培养基中生长良好。同时，为了进一步探究其酶学特性，测定了菌株产生的淀粉酶、蛋白酶、纤维素酶等活性。结果表明，菌株具有明显的碱性纤维素酶活性，而其他酶活性较弱。表格1显示了在不同pH值、温度和底物浓度条件下，菌株生产纤维素酶的产量情况。
表格1菌株在不同条件下的纤维素酶产量
条件产酶量(U/mL)
pH8846
温度50℃697
纤维素浓度25g/L932
2.2.316SrDNA序列分析
为了精确鉴定菌株所属的种属，对菌株进行16SrDNA序列分析。通过序列比对与匹配分析，得到菌株的16SrDNA序列。利用BLAST软件和基因库，与公共序列比对，得到相似度最高的序列。结果表明，菌株的16SrDNA序列与芽孢杆菌属相似性达到99%以上，表明该菌株属于芽孢杆菌属。同时，与已知菌属相比，发现此菌株与其他芽孢杆菌属存在一定程度的差异。
3.结论
本文研究的芽孢杆菌074产生碱性纤维素酶的菌株，在经过菌落形态、生理生化特征、16SrDNA序列分析等方面的分析和鉴定后，最终被鉴定为芽孢杆菌属。
同时，本文对菌株的纤维素酶产量进行了分析。结果表明，在pH值为8，温度为50℃，纤维素浓度为25g/L的条件