探索嗜碱细菌木聚糖酶及其应用基础研究

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1、武汉理工大学硕士学位论文嗜碱细菌木聚糖酶及其应用基础研究姓名：税欣申请学位级别：硕士专业：化学工艺指导教师：郑连爽20061101摘要嗜碱细菌是一类新型微生物资源，其特有的高pn耐受性，使其在基因工程和工业生产中有着重要的理论和实用价值。嗜碱细菌及其分泌的碱性胞外酶能降解植物纤维原料中的果胶、半纤维素等非纤维素物质，并与传统植物纤维加工中的碱性条件具有相容性，因此在制浆造纸、麻纺等行业应用前景广阔。选用嗜碱细菌及其胞外酶对植物纤维原料进行生物制浆、生物漂白、生物脱胶等预处理，可以有效地减少后续工艺的化学药品用量，并能明显降低能耗和减轻环境污染，对

2、社会经济的可持续发展具有重要意义。本研究从78株嗜碱细菌中筛选产木聚糖酶活性较高的菌株，并优化其产酶条件，同时对该酶的酶学特性进行初步研究，并探讨采用产酶菌株进行麻纤维生物脱胶的可行性。主要研究内容和结论如下：1．筛选到一株产碱性木聚糖酶的嗜碱芽孢杆菌NT-16。探讨了培养时间、碳源、氮源及Tween．80对该菌株产酶活性的影响。实验结果表明，该菌株产酶的最佳碳源和氮源分别是半纤维素和胰蛋白胨，采用正交实验法优化的产酶条件为：半纤维素2％，胰蛋白胨l％，Tween：800．1％，K2HP040．1％，MgS04·7H200．02％，Na2C031

3、％，37℃，200r／min培养72小时。其木聚糖酶活力可达到12．24IU／ml。2．采用硫酸铵分级沉淀分离嗜碱芽孢杆菌NT-16产生的木聚糖酶，并探讨温度、pH、各种金属离子对该酶活性的影响，为该酶的工业应用打下基础。实验结果显示，粗酶液经硫酸铵分级沉淀后，木聚糖酶回收率可达80％，纯化倍数约为2．11倍。该木聚糖酶在55℃以下具有较好的热稳定性，在pn7．0-11．0范围内能保持较高的活性，其最适pn值为9．0，属于碱性木聚糖酶。在测试的金属离子中，cll2+、H92+离子对该木聚糖酶活性有比较明显的抑制作用。3．选用嗜碱芽孢杆菌NT-16

4、对苎麻进行生物脱胶，测定脱胶后的失重率，并分析脱胶前后苎麻纤维理化性能的变化。结果表明，嗜碱芽孢杆菌NT-16在碱性条件下能以各种麻类的胶质作为生长碳源，并分泌多种酶降解麻纤维胶质。苎麻纤维经生物脱胶36h后，其胶质中的果胶去除率约700,4、半纤维素去除率约24％，木质素的去除率约54％。显微观察显示，生物脱胶导致苎麻纤维表面出现明显蚀痕。X．衍射分析发现，苎麻纤维经生物脱胶后，其相对结晶度有小幅下降。关键词：嗜碱细菌，碱性木聚糖酶，苎麻纤维，生物脱胶AbstractAlkalophilicbacteriaarcakindofnovelmicr

5、oorganismresoBrces．theyhaveanimportanttheoryandapplicationvalueinthegeneengineeringandtheindustrialproductionduetotheiruniquetolerantabilityforhighpH．Alkalophilicbacteriaand,theiralkalineexwacellularen2ymescalldegradethenoncellulosicconstituentsofplantfiberaspectinandhemicell

6、niose，andhavethecompatibilitywiththealkalineconditionsinthetraditionalplantfiberprocessing．Therefore，theyhavevastapplicationprospectsinthepulp，papermakingandbastfibertextileindustry．Ifthecellulosicmaterialsa北pretreatedbybiopulping,biobleachingandbiodegummingwithalkalophilicba

7、cteriaandtheirextracellularenzymes，thechemicalchargemaybeobviouslyreducedinthefollowingprocesses,SOtheenergyconsumptionandtheenvironmentalpollutionmaybedecreasedeffectively．Therefore,ithasthevitalsignificancetothesocialeconomysustainabledevelopment。lnthisstudy,astrainwithhigh

8、erxylanaseactivityWasselectedfrom78strainsofalkalophilicbacteria,and