«上一篇/Previous Article|本期目录/Table of Contents|下一篇/Next Article»

《江苏农业科学》[ISSN:1002-1302/CN:32-1214/S]

卷:

第51卷

期数:

2023年第16期

页码:

210-222

栏目:

资源与环境

出版日期:

2023-08-20

文章信息/Info

Title:

Screening of lignin-degrading bacteria and optimization of enzyme production conditions

作者:

王进军;  韦慧仙;  鲍飞;  于昊

扬州大学环境科学与工程学院，江苏扬州 225127

Author(s):

Wang Jinjun; et al

关键词:

木质素; 产酶条件; 酶活; 响应面优化; 单因素试验

Keywords:

-

分类号:

S182

DOI:

-

文献标志码:

A

摘要:

筛选能高效降解农业废弃物中的主要成分——木质素的菌剂，探究其产酶特性并优化产酶条件。采用涂布平板法分离纯化得到68株菌种，采用PDA-愈创木酚培养基显色试验、PDA-苯胺蓝脱色试验、PDA-氯化锰显色试验进行初筛，测定Lac、Lip、Mnp活性复筛。通过内转录间隔区(ITS)测序法鉴定目标菌株。基于单因素试验和响应面法对菌株产酶能力(培养时间、温度、溶解氧及培养基条件等)进行研究和优化。结果表明，分离的68株菌种经筛选MJ1菌株为目标菌株，分子生态学鉴定其为蓝状菌属真菌Talaromyces siamensis。单因素试验得出菌株的最佳产Lac、Mnp时间为6 d，产Lip时间为10 d，最佳产酶培养温度为30 ℃，摇床转速为120 r/min，接菌量为2%，pH值为5。响应面优化后确定最佳产酶条件为培养温度30.11 ℃，接菌量1.66%，pH值5.22，此最优条件下Lac、Lip、Mnp 3种酶的活性分别为110.41、118.33、218.4 U。提示菌株MJ1在优化后的产酶条件下制得的菌剂能够促进农业废弃物的高效降解，为生物法大规模降解木质素提供参考，也为后续其他相关研究奠定基础。

Abstract:

-

参考文献/References:

［1］Wang H L，Pu Y Q，Ragauskas A，et al. From lignin to valuable products-strategies，challenges，and prospects［J］. Bioresource Technology，2019，271：449-461.
［2］赵煜涵，郭俊江. 木质素的降解及其应用概述［J］. 胶体与聚合物，2021，39(2)：90-94.
［3］Wang M，Ma J P，Liu H F，et al. Sustainable productions of organic acids and their derivatives from biomass via selective oxidative cleavage of C-C bond［J］. ACS Catalysis，2018，8(3)：2129-2165.
［4］霍丽丽，赵立欣，孟海波，等. 中国农作物秸秆综合利用潜力研究［J］. 农业工程学报，2019，35(13)：218-224.
［5］任仲杰，顾孟迪. 我国农作物秸秆综合利用与循环经济［J］. 安徽农业科学，2005，33(11)：2105-2106.
［6］崔玉虎，王奇，苟光俊，等. 木质素催化降解液化的研究进展［J］. 材料导报，2017，31(5)：112-116，133.
［7］Amidon T E，Liu S J.Water-based woody biorefinery［J］. Biotechnology Advances，2009，27(5)：542-550.
［8］Binod P，Kuttiraja M，Archana M，et al. High temperature pretreatment and hydrolysis of cotton stalk for producing sugars for bioethanol production［J］. Fuel，2012，92(1)：340-345.
［9］白长胜，刘秋瑾，尹珺伊，等. 产木质纤维素降解酶真菌的筛选及产酶特性［J］. 微生物学通报，2023,50(3)：1098-1110.
［10］Chen X L，Yu J，Zhang Z B，et al. Study on structure and thermal stability properties of cellulose fibers from rice straw［J］. Carbohydrate Polymers，2011，85(1)：245-250.
［11］赵秀云，赵昕宇，杨津津，等. 堆肥过程中木质素的降解机理及影响因素研究进展［J］. 环境工程，2021，39(6)：128-136.
［12］Tuomela M，Vikman M，Hatakka A，et al. Biodegradation of lignin in a compost environment：a review［J］. Bioresource Technology，2000，72(2)：169-183.
［13］倪启亮，王敦球，戚拓业. 木质素降解酶的酶活测定方法探讨［J］. 广西农学报，2008，23(2)：54-57.
［14］Hemati A，Nazari M，Lajayer B A，et al. Lignocellulosics in plant cell wall and their potential biological degradation［J］. Folia Microbiologica，2022，67(5)：671-681.
［15］Pollegioni L，Tonin F，Rosini E.Lignin-degrading enzymes［J］. FEBS Journal，2015，282(7)：1190-1213.
［16］Zeng J J，Mills M J L，Simmons B A，et al. Understanding factors controlling depolymerization and polymerization in catalytic degradation of β-ether linked model lignin compounds by versatile peroxidase［J］. Green Chemistry，2017，19(9)：2145-2154.
［17］王福玲. 木质素降解菌株的筛选及其与离子液体预处理生物质的研究［D］. 哈尔滨：东北农业大学，2018：16-18.
［18］李新鑫，余学军，俞暾，等. 竹林环境中木质素降解菌株的分离鉴定［J］. 竹子学报，2016，35(2)：20-25.
［19］韩月颖，张喜庆，曲云鹏，等. 一株低温木质素降解菌的筛选、产酶优化及酶学性质［J］. 微生物学通报，2021，48(10)：3700-3713.
［20］张芳芳，张桐，戴丹，等. 高效木质素降解菌的筛选及其对玉米秸秆的降解效果［J］. 菌物学报，2021，40(7)：1869-1880.
［21］李雅琳，李素艳，孙向阳，等. 1株木质素降解菌的筛选、鉴定及液态发酵条件优化［J］. 浙江农林大学学报，2021，38(6)：1297-1304.
［22］刘剑，李南林. 竹材木质素降解菌的筛选与鉴定［J］. 林业与环境科学，2020，36(1)：30-35.
［23］尹静，刘悦秋，于峰，等. 一株木质素降解菌的筛选鉴定及其在堆肥中的应用［J］. 中国土壤与肥料，2019(3)：179-185.
［24］Bugg T D，Ahmad M，Hardiman E M，et al. The emerging role for bacteria in lignin degradation and bio-product formation［J］. Current Opinion in Biotechnology，2011，22(3)：394-400.
［25］姜明国，黎海菲，陆冠颖，等. 木质素降解菌Bax的筛选及特性研究［J］. 生物技术通报，2011(3)：200-203.
［26］王茂成，李勇，李世忠，等. 木质素降解真菌的分离与相关酶活性测定及产酶条件优化［J］. 西南师范大学学报(自然科学版)，2013，38(11)：122-126.
［27］李灵灵，王敬红，赵铎，等. 木质素降解菌BYL-7的筛选及降解条件优化［J］. 微生物学通报，2020，47(12)：4059-4071.
［28］泊翠翠. 木质素降解酶高产菌株的筛选及酶学性质研究［D］. 沈阳：沈阳农业大学，2018：41.

相似文献/References:

[1]周杰,刘雅琴,龚洪兵,等.低温碱性脂肪酶产生菌的分离筛选及酶学性质[J].江苏农业科学,2013,41(04):325.
[2]张宏喜,周婷婷,李楠,等.利用乙醇自催化法提取棉秆中的木质素[J].江苏农业科学,2013,41(06):243.
　Zhang Hongxi,et al.Extraction of lignin from cotton stalks by pulping autocatalytic method of ethanol[J].Jiangsu Agricultural Sciences,2013,41(16):243.
[3]郄卫那,张兰英,何健,等.1株饲用木聚糖酶产生菌的分离、鉴定、发酵、酶学性质及应用[J].江苏农业科学,2014,42(10):196.
　Qie Weina,et al.Isolation，identification，fermentation，enzymatic properties， and application of an xylanase-producing strain for feed[J].Jiangsu Agricultural Sciences,2014,42(16):196.
[4]张发展,李正文,杜健,等.木质纤维素乙醇发酵废渣中木质素磺化反应的研究[J].江苏农业科学,2013,41(11):324.
　Zhang Fazhan,et al.Study on sulfonation of lignin waste from lignocellulosic ethanol process[J].Jiangsu Agricultural Sciences,2013,41(16):324.
[5]赵俭波,陈新萍.利用碱法和有机溶剂法提取甘草渣木质素[J].江苏农业科学,2014,42(02):223.
　Zhao Jianbo,et al.Extraction of lignin from licorice residues by alkali and organic solvent[J].Jiangsu Agricultural Sciences,2014,42(16):223.
[6]庞庭才,熊拯,胡上英,等.银叶树果壳木质素提取及抗氧化性[J].江苏农业科学,2016,44(06):385.
　Pang Tingcai,et al.Extraction and antioxidation activity of lignin from Heritiera littoralis shell[J].Jiangsu Agricultural Sciences,2016,44(16):385.
[7]刘金雷,刘天佳,于莹,等.木质素降解酶系在毕赤酵母中的表达及降解木质素的活性[J].江苏农业科学,2015,43(11):58.
　Liu Jinlei,et al.Expression of lignin degradation enzyme in Pichia pastoris and its acitvity of lignin degradation[J].Jiangsu Agricultural Sciences,2015,43(16):58.
[8]王凤学,王春明,钟超,等.固体碱预处理小麦秸秆对厌氧消化的影响[J].江苏农业科学,2015,43(05):328.
　Wang Fengxue,et al.Effect of solid alkaline pre-treatment on anaerobic digestion of wheat straw[J].Jiangsu Agricultural Sciences,2015,43(16):328.
[9]袁志慧,尤朝阳,王磊,等.中温NaOH预处理对玉米秸秆发酵产沼气的影响[J].江苏农业科学,2016,44(06):506.
　Yuan Zhihui,et al.Effect of medium temperature NaOH pretreatment on biogas production of corn stalk by fermentation[J].Jiangsu Agricultural Sciences,2016,44(16):506.
[10]何伟,耿莉莉,曾永明,等.甲酸法分离棉秆木质素的条件优化[J].江苏农业科学,2016,44(08):383.
　He wei,et al.Optimization of separation condition of lignin from cotton stalk by formic acid[J].Jiangsu Agricultural Sciences,2016,44(16):383.

备注/Memo

备注/Memo:

收稿日期：2022-10-27
基金项目：国家自然基金面上项目(编号：81873877)；教育部留学回国人员科研启动基金(编号：20151098)；扬州大学高层次人才科研启动基金；扬州大学“青蓝工程”项目。
作者简介：王进军(1979—)，男，江苏海安人，博士，副教授，研究方向为环境微生物学。E-mail：wangjinjun@yzu.edu.cn。

常用功能

更新日期/Last Update: 2023-08-20