木質素在自然界中含量非常豐富，它是一種擁有極其復雜結構的天然高分子化合物，在高等植物細胞壁中木質素廣泛存在，是僅次于纖維素的一種生物多聚體化合物，微生物難以降解木質素的原因在于木質素中各種生物學穩(wěn)定的復雜鍵型。如何高效率的利用這類作物資源為目前所研究的熱點課題，傳統(tǒng)工業(yè)制備纖維素材料的方法不僅浪費大量的化學資源和能源，產生的制漿廢液也污染環(huán)境；白腐真菌是目前應用廣泛的、公認安全環(huán)保且無公害的可以將木質素降解為簡單無機物的一類微生物。
木材腐朽真菌主要包括白色腐朽菌和褐色腐朽菌2種，其中白色腐朽真菌是木材腐朽真菌中最大的類群，包括大部分木生擔子菌、少數(shù)子囊菌和半知菌，大多白腐菌可產生漆酶和錳過氧化物酶，極少數(shù)能產生木質素過氧化物酶，使木質素發(fā)生側鏈氧化斷裂、β?芳醚鍵斷裂、芳香環(huán)氧化開裂以及苯環(huán)上脫甲氧基或甲基化反應而降解；同時木材腐朽真菌也是森林生物多樣性的重要組成部分，在森林生態(tài)系統(tǒng)中起著關鍵的降解還原作用，能維持森林生態(tài)系統(tǒng)的物質循環(huán)和能量流動。
竹子纖維素含量高，是優(yōu)質的生物精煉資源。但是，由于竹子質地緊密、硬度高，木質素與纖維素緊密結合，使得竹子纖維素的利用變得非常困難。細菌在降解木質素方面具有pH耐受性、生長溫度適應性更強的優(yōu)勢，同時在進行基因工程改造時更加易于操作，具有廣闊的前景，但目前關于專一降解竹子木質素的細菌報道很少，挖掘專門針對竹材的木質素降解細菌具有十分重要的意義。本研究從竹林中篩選分離得到木質素降解能力強且纖維素降解能力較弱的細菌，優(yōu)化了其最佳生長條件，測定了其木質素降解酶、濾紙酶和木聚糖酶的活性，并進一步探究了其降解竹粉和堿性木質素的效果。研究結果為纖維素資源的工業(yè)生產提供了一定的理論基礎及可替代菌株。
摘要
【背景】竹子纖維素含量高，被認為是優(yōu)質的生物精煉資源。然而，竹子中的木質素與纖維素結合緊密，降解木質素成為有效利用竹子纖維素的關鍵。
【目的】篩選專一降解竹木質素的細菌，并探究其酶活活性及木質素降解效果。
【方法】以木質素為唯一碳源的培養(yǎng)基進行初篩，苯胺藍、剛果紅培養(yǎng)基進行復篩，通過測定酶活性評估其木質素降解能力。通過掃描電鏡、傅里葉變換紅外光譜和X射線衍射分析竹子降解前后的形貌以及結構變化。
圖1菌株XKG6在不同培養(yǎng)基上的褪色情況A：苯胺藍褪色圈.B：剛果紅褪色圈
圖2菌株XKG6生長的最適pH(A)和最適溫度(B)不同小寫字母表示處理間差異顯著(P<0.05)
圖3菌株XKG6液體發(fā)酵12 d內的酶活變化
圖4菌株BYAU-LC3對不同纖維素材料的降解情況
【結果】從竹林中篩選分離出一株細菌XKG6，為食油假單胞菌(Pseudomonas oleovorans)。菌株XKG6分泌的漆酶、木質素過氧化物酶、錳過氧化物酶、濾紙酶和木聚糖酶活性最高分別為1 543.21、6 229.32、826.41、2 602.1和1 889.25 U/L。菌株XKG6降解堿木質素7 d后的降解率為14.04%。通過傅里葉變換紅外光譜和掃描電鏡發(fā)現(xiàn)竹木質素經(jīng)菌株XKG6處理后結構有明顯變化。
【結論】本研究篩選獲得了一株具有較強木質素降解能力的細菌，該菌株在降解竹木質素過程中保留了較多的纖維素，為纖維素資源的工業(yè)生產提供了潛在的替代菌株。
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