灰色链霉菌jsd-1发酵工艺及代谢产物研究

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1、上海交通大学硕士学位论文灰色链霉菌JSD-1发酵工艺及代谢产物研究硕士研究生：罗艳青学号：1121509071导师：支月娥副教授申请学位：农业推广专业硕士学科：植物保护所在单位：农业与生物学院答辩日期：2015年1月授予学位单位：上海交通大学DissertationSubmittedtoShanghaiJiaoTongUniversityfortheDegreeofMasterSTUDYONTHEFERMENTATIONANDMETABOLITESOFSTREPTOMYCEGRISEORUBENSJSD-1Candidate：LuoYanqingStudentID

2、:11121509071Supervisor：ViceProf.ZhiYue’eAcademicDegreeAppliedfor：MasterofagriculturalextensionSpeciality：PlantProtectionAffiliation：SchoolofAgricultureandBiologyDateofDefence：Jan,2015Degree-Conferring-Institution：ShanghaiJiaoTongUniversity本研究承蒙国家高技术研究发展计划(863计划)课题(2012AA101405)公益性行业（农

3、业）科研专项经费项目(200903052)资助III上海交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权上海交通大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本授权书。本学位论文属于不保密√。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日III上海交通大学硕士学位论文灰色链霉菌JSD-1发酵工艺及代谢产物研究摘要

4、利用微生物降解秸秆可有效解决秸秆资源浪费和环境污染等问题，但目前对具有秸秆降解能力的微生物的研究主要集中在细菌和真菌上，对放线菌的研究特别是产酶能力和秸秆降解速度等方面研究较少。本研究以一株具有高效降解秸秆能力的灰略红链霉菌（Streptomycesgriseorubens）JSD-1为研究对象，采用响应面优化方法分别对其生长培养基、产酶培养基及发酵培养条件进行了优化，并利用GC/TOF-MS对该菌株降解秸秆的代谢产物进行了研究分析。主要研究结果如下：筛选出JSD-1生长的最佳培养基为小米培养基，并对其成分及浓度进行优化。采用Plackett-Burman试验设计

5、方法筛选获得了显著影响因子，进一步利用Box-Benhnken响应面设计对上述影响因子进行优化，通过方差分析和模型预测结果显示当小米粉为13.35g/L，碳酸钙为6.26g/L，蛋白胨为4g/L，甘油20g/L，蛋白胨3g/L时，JSD-1的生物量达到最大值10.36g/L，较优化前提高了59%。研究不同添加剂对JSD-1产纤维素酶的影响。结果显示，添加2%的麸皮对JSD-1产羧甲基纤维素酶（CMCase）有较大提高幅度，添加1.5%Tween20时JSD-1产CMCase显著提高，外切葡聚糖酶活（CBHase）、滤纸酶活（FPase）及总蛋白量也高于其他处理条件

6、。通过研究细胞膜磷脂的变化，解释这两种表面活性剂的促酶活效应机理。最后采用响应面试验优化Tween20添加浓度、培养温度、pH的协同效应。结果显示当添加Tween20浓度为1.47%，发酵温度为32℃，控制发酵pH7.51时得到纤维素酶活最高值65.482U/mL。研究菌株在5L罐上发酵过程的参数变化，确定了pH值对纤维素i上海交通大学硕士学位论文酶活的产能有较大影响，提出了一种两阶段的pH值控制策略，即在JSD-1菌株发酵前48小时控制pH值8.0，保持菌体生物量高产出，48h后将pH值控制在7.5保持CMCase和FPase高产率，最后通过水稻秸秆降解试验证明

7、了该策略的有效性。采用GC/TOF-MS仪器对JSD-1菌株生长的代谢机制以及降解秸秆的胞外代谢产物进行测定分析，结果显示JSD-1菌株降解秸秆的产物主要为有机酸，JSD-1生长代谢中转化氨基酸的能力最强，通过氨基酸代谢转化TCA循环的中间物质参与到菌体TCA循环中。关键词：灰略红链霉菌，纤维素酶，响应面试验，代谢产物ii上海交通大学硕士学位论文StudyonthefermentationandmetabolitesofStreptomycesgriseorubensJSD-1ABSTRACTDegradationofstrawbyusingmicrobialca

8、neffe