一株纖維素分解菌的分離鑒定及生物學特性

唐紅楓+方珍+羅駿+孫茜

摘要:從土壤中分離出一株纖維素分解菌,對其進行了形態學、生理生化特性、生長曲線、酶活等生物學特性的初步研究。結果表明,該菌株為革蘭氏陽性菌、短桿狀;單菌落為淺黃色,能進行穿刺培養;最適碳源為CMC-Na,最適生長pH 7.2,最適生長溫度為35 ℃,該條件下,以5%(V/V)的接種量,該菌株在纖維素培養基中生長48 h后纖維素酶活性達到最大值35.5 IU/mL。

關鍵詞:纖維素分解菌;分離鑒定;生物學特性

中圖分類號:Q93-331;Q935文獻標識碼:A文章編號:0439-8114(2014)11-2533-03

Isolation,Identification and Biological Characteristics of Cellulose Decomposing Bacteria

TANG Hong-feng1,FANG Zhen1,LUO Jun1,SUN Qian2

(1.College of Life Science and Chemistry, Wuhan Donghu University, Wuhan 430212, China;

2. Hubei Provincial Center for Disease Control and Prevention, Wuhan 430079, China)

Abstract: A bacterium strain was isolated from the soil and its producing extracellular cellulase was investigated. The biological characteristics of the strain including morphological, physiological and biochemical properties, growth curve and enzymatic properties were analyzed. The results showed that the bacterium was a gram-positive brevibacteria. The color of single colony was light yellow and puncture culture was obviously determined. The optimal carbon source was CMC-Na , and the optimal pH was 7.2. Under this condition, absorbance and enzyme activity were measured with biomass of the strain as the index at the temperature of 35 ℃ and with the inoculation amount of bacteria of 5%(V/V). The cellulose activity of the strain reached the maxium of 35.5 IU/mL after growing in the cellulase medium for 48 h.

Key words: cellulase-producing bacteria; isolation and identification; biological characteristics

纖維素是地球上分布最廣,含量最豐富的碳源物質之一,對人類而言,它既是自然界中數量最大的可再生資源,又是環境污染的源頭之一。我國的纖維素資源極為豐富,據粗略統計,我國農作物秸稈年產量可達6億t左右[1]。雖然纖維素廢棄物的資源巨大,但是現階段人們對其利用率極其低下,既造成了資源的浪費,又污染了環境。針對纖維素多而難利用的現狀,從枯枝落葉中分離篩選到1株纖維素分解菌,對其進行形態學、生理生化特性、生長曲線、酶活等生物學特性的初步研究,為纖維素分解菌的鑒定及開發提供依據。

1材料與方法

1.1材料

1.1.1土樣土樣采于武漢東湖學院九曲河河底淤泥。

1.1.2培養基

富集培養基:(NH4)2SO4 0.4 g,K2HPO4 0.2 g,MgSO4·7H2O 0.01 g,蛋白胨0.1 g,酵母膏1.0 g,用去離子水定容至1 000 mL,pH自然,試驗中加入濾紙條。

選擇培養基[2]:CMC-Na 5.0 g,硝酸鈉1.0 g,硫酸鎂0.5 g,磷酸氫二鉀0.5 g,氯化鈉0.5 g,氯化鉀0.5 g,酵母膏0.5 g,去離子水定容到1 000 mL,pH 7.0~7.2。

鑒別培養基:CMC-Na 5.0 g,酵母膏 1.0 g,磷酸氫二鉀 0.25 g,瓊脂15.0 g,馬鈴薯100 mL,去離子水定容到1 000 mL,剛果紅1 mL(10 mg/mL),pH 7.0~7.2。

牛肉膏蛋白胨培養基:牛肉膏3.0 g,蛋白胨10.0 g,NaCl 5.0 g,瓊脂15.0 g,去離子水定容到1 000 mL,pH 7.0~7.2。

半固體培養基:CMC-Na 5.0 g,蛋白胨5.0 g,硫酸鎂 0.5 g,磷酸氫二鉀1.0 g,氯化鈉 0.5 g,硫酸銨2.0 g,瓊脂5.0 g,pH 7.2~7.5,去離子水定容到1 000 mL。

CMC培養基:CMC-Na 10.0 g,硝酸鈉1.0 g,硫酸鎂0.5 g,磷酸氫二鉀0.5 g,氯化鈉0.5 g,氯化鉀0.5 g,酵母膏0.5 g,去離子水定容到1 000 mL,pH 7.0~7.2。

1.2菌種的篩選

1.2.1纖維素分解菌株的富集培養取河底淤泥5 g,倒人裝有50 mL無菌水的錐形瓶中,置于磁力攪拌器上攪拌10 min,靜置1 h,取上清液10 mL加入到富集培養基中,搖床30 ℃培養3 d,待濾紙條崩解后進行纖維素分解菌的分離。

1.2.2菌種的初篩從上述富集培養液中取2 mL樣品液注入CMC選擇培養基中,搖床30 ℃培養24 h。

1.2.3梯度稀釋將上述培養的菌液進行10-1、10-2、10-3、10-4、10-5、10-6的梯度稀釋。

1.2.4菌種的初篩分離將10-4、10-5、10-6三個稀釋梯度的菌液涂布到鑒別培養基平板上,每個梯度設置3個平行,分別接種0.2 mL,培養48 h后觀察,產生有透明圈的菌株即為纖維素分解菌株。

1.2.5菌種的復篩純化培養將初篩分離出的水解圈最明顯的菌株接種到鑒別培養基上,每菌株接種3個平板,30 ℃培養3 d,以進行復篩、純化。

1.3菌株的形態觀察

1.3.1個體形態觀察取少量菌體制作涂片,干燥固定后進行革蘭氏染色,油鏡下觀察菌體形態特征。

1.3.2群體形態觀察在無菌條件下,將培養的液體培養基梯度稀釋,然后將10-4、10-5、10-6三個稀釋梯度的菌液分別涂布在CMC固體培養基上,30 ℃,倒置培養24 h,觀察細菌在固體培養基上的生長特征,并記錄試驗結果。

在無菌條件下,將接種針拉直,挑取斜面活化的細菌,直接穿刺到半固體培養基的底部,20 ℃靜置培養24 h,觀察細菌在半固體培養基中的生長狀況,檢查細菌的運動性及需氧性,并記錄試驗結果。

1.4生理生化特性試驗

1.4.1菌株在不同pH下的生長狀況在CMC培養基中,分別用1 mol/L鹽酸和1 mol/L氫氧化鈉調pH 6.0、6.5、7.0、7.5、8.0,每個梯度3個平行,按照1∶20(V/V)接種活化的菌液,30 ℃靜置培養24 h,測定600 nm處吸光度。

1.4.2細菌在不同溫度下的生長狀況設置20、25、30、35、40、45 ℃共6個溫度梯度,每個梯度3個平行,按照1∶20(V/V)分別接種活化的菌液,30 ℃靜置培養24 h,測定600 nm處吸光度。

1.4.3不同碳源下生長曲線的制作根據前期試驗結論,采用該菌生長最佳的pH和溫度,選取不同的碳源(葡萄糖和CMC)分別配置基礎液體培養基。分別按照1∶20(V/V)接種活化的菌液,混合均勻后分別取5 mL混合液放入54支無菌試管中,37 ℃振蕩培養,分別培養0、2、4、6、8、11、14、17、20、23、26、29、32、35、38、42、45、48 h,每組3個平行,用未接種的培養基作為空白對照,選用600 nm波長進行光電比濁測定,以生長時間為橫坐標,吸光度為縱坐標作生長曲線[3]。

1.4.4菌株酶活的測定由于菌株產生的纖維素酶將纖維素分解為單糖,所以酶活的測定采用DNS法[4-7]。

2結果與分析

2.1產纖維素酶菌株的篩選結果

通過篩選試驗,在鑒別培養基上,一些菌落周圍有透明圈,其中一株菌株產生的透明圈明顯,表明該菌株具有較強的分解纖維素的能力(圖1)。

2.2形態學觀察結果

革蘭氏染色結果表明,該產纖維素酶菌株為革蘭氏陽性菌,為短桿狀。由圖2可知,在CMC固體培養基上該菌株菌落呈現規則、淺黃色、圓形、邊緣整齊、表面光滑、凸起、濕潤不透明的特征。該菌株在半固體培養基中穿刺的形狀為蕪菁狀。半固體培養基表面穿刺口長有該菌株,穿刺線模糊,說明該菌株為兼性厭氧型。

2.3菌株生理生化特性

2.3.1pH和溫度對產纖維素酶菌株生長的影響由圖3可知,產纖維素酶菌株在pH 6.0~8.0的范圍內均能生長,在pH 6.6~7.5的范圍內生長較好,適宜的pH在7.0左右。由圖4可知,該菌在溫度為20~40 ℃范圍內均能生長,在溫度為30~37 ℃范圍內生長較好,適宜的溫度為35 ℃。

2.3.2產纖維素酶菌株的生長曲線以葡萄糖為碳源,產纖維素酶菌株的生長曲線如圖5。由圖5可知,0~4 h為延滯期,出現的原因可能是菌種為適應新的環境條件,合成新的酶,積累必要的中間產物。該時期的特點為:①菌體生長速率常數接近零;②對外界條件、理化因素反應敏感。4~17 h為對數期,出現的原因可能是由于延滯期大量合成細胞分裂所需要的物質并且營養豐富,細胞分裂所需要的物質充足,細胞迅速分裂。在該階段,菌體大量分裂,數量迅速增加。17~26 h為穩定期,出現的原因可能為:①營養物尤其是生長因子的耗盡;②營養物的比例失調;③堿、毒素等有害代謝產物的積累及次級代謝產物的反饋抑制作用;④pH、氧化還原電位等物理化學條件對菌體生長越來越不適宜。該時期的菌體生長的特點為:菌體生長速率常數等于零。26~29 h為衰亡期,出現的原因可能是:①營養物質耗盡和有毒代謝產物的大量積累。②細菌死亡速率超過新生速率,整個群體呈現出負增長。③菌體在衰亡期的后期,由于部分細菌產生抗性會使細菌死亡的速率降低,因此仍有部分活菌存在。在該階段,出現菌種死亡速率超過生長速率,并且細菌自溶,以及釋放一些含堿性的有毒物質等。

產纖維素酶菌株在以CMC為碳源的培養基中的生長曲線見圖6。比較圖5和圖6可知,在以葡萄糖為碳源和以CMC為碳源的培養基中該菌株均能生長得很好。不同的地方是,該菌株在以葡萄糖為碳源的培養基中的生長周期較在以CMC為碳源的培養基中短,在以CMC為碳源的培養基中該菌株的生長周期明顯增長且延滯期的時間也較長,原因可能是種子菌株在接種到以CMC為碳源的培養基中后,培養的外在條件發生了較大的變化,纖維素酶可能是該菌株的一種誘導酶,菌體先要合成出纖維素酶后才能在CMC培養基中生長、繁殖,所以,在CMC培養基中延滯期和生長周期都較長。

2.3.3酶活的測定結果酶活的測定結果見圖7。

由圖7可知,產纖維素酶菌株在以CMC為碳源的培養基中培養48 h時,纖維素酶活性達到最大值35.5 IU/mL,另外,與該菌株在以CMC作為碳源的培養基中所測的生長曲線相對照可以看出,該菌株在以CMC為碳源的培養基中合成纖維素酶的能力與該菌株的生長狀況表現基本一致,即隨著纖維素酶合成的增加,該菌株的生長和繁殖能力越強。

3結論

試驗首先從富含纖維素的外界環境(富含枯枝落葉的河底淤泥)中通過富集培養、分離鑒定等得到1株能夠分解纖維素的細菌菌株,而后對其形態學、生理生化特性、生長曲線、產酶能力等進行了初步研究。

根據試驗結果,初步證實該菌株為革蘭氏陽性菌,形態為短桿狀,營養類型為兼性厭氧型。該菌株的最適生長溫度為35 ℃,最適生長pH 7.0左右。另外,分別在以葡萄糖和CMC為碳源的環境中對其進行生長情況的觀測,發現該菌株在以CMC為碳源的培養基中延滯期較長、生長周期也較在以葡萄糖為碳源的培養基中長。初步推測,纖維素酶為該菌株體內的一種誘導酶,只有當環境中葡萄糖消耗完時,該菌株細胞內才開始合成此酶,同時,測定該菌株在CMC培養基中生長48 h時纖維素酶活性達到最大值,為35.5 IU/mL。

參考文獻:

[1] 蔡燕飛,李華興.纖維素分解菌的篩選及鑒定[J].林產化學與工業,2005(2):56-59.

[2] 張進良.高溫纖維素分解菌的分離和鑒定[J].河南師范大學學報(自然科學版),2011,39(3):19-21.

[3] 沈萍,陳向東.微生物學實驗[M].北京:高等教育出版社,2007.

[4] 趙永芳. 生物化學技術原理及其應用[M].第三版.北京:科學出版社,2008.

[5] 孫曉華,羅安程.纖維素分解菌的分離、篩選及其環境適應性初步研究[J].科技通報,2005,21(2):27-31.

[6] 魏志文,趙艷霞,張梅梅,等.1株纖維素分解菌的初步鑒定及酶活檢測[J].江蘇農業科學,2010(1):329-331.

[7] 宮玉勝,李玉成.中溫(37℃)纖維素分解菌的篩選及混合培養[J].生物技術,2010(2):50-52.

在無菌條件下,將接種針拉直,挑取斜面活化的細菌,直接穿刺到半固體培養基的底部,20 ℃靜置培養24 h,觀察細菌在半固體培養基中的生長狀況,檢查細菌的運動性及需氧性,并記錄試驗結果。

1.4生理生化特性試驗

1.4.1菌株在不同pH下的生長狀況在CMC培養基中,分別用1 mol/L鹽酸和1 mol/L氫氧化鈉調pH 6.0、6.5、7.0、7.5、8.0,每個梯度3個平行,按照1∶20(V/V)接種活化的菌液,30 ℃靜置培養24 h,測定600 nm處吸光度。

1.4.2細菌在不同溫度下的生長狀況設置20、25、30、35、40、45 ℃共6個溫度梯度,每個梯度3個平行,按照1∶20(V/V)分別接種活化的菌液,30 ℃靜置培養24 h,測定600 nm處吸光度。

1.4.3不同碳源下生長曲線的制作根據前期試驗結論,采用該菌生長最佳的pH和溫度,選取不同的碳源(葡萄糖和CMC)分別配置基礎液體培養基。分別按照1∶20(V/V)接種活化的菌液,混合均勻后分別取5 mL混合液放入54支無菌試管中,37 ℃振蕩培養,分別培養0、2、4、6、8、11、14、17、20、23、26、29、32、35、38、42、45、48 h,每組3個平行,用未接種的培養基作為空白對照,選用600 nm波長進行光電比濁測定,以生長時間為橫坐標,吸光度為縱坐標作生長曲線[3]。

1.4.4菌株酶活的測定由于菌株產生的纖維素酶將纖維素分解為單糖,所以酶活的測定采用DNS法[4-7]。

2結果與分析

2.1產纖維素酶菌株的篩選結果

通過篩選試驗,在鑒別培養基上,一些菌落周圍有透明圈,其中一株菌株產生的透明圈明顯,表明該菌株具有較強的分解纖維素的能力(圖1)。

2.2形態學觀察結果

革蘭氏染色結果表明,該產纖維素酶菌株為革蘭氏陽性菌,為短桿狀。由圖2可知,在CMC固體培養基上該菌株菌落呈現規則、淺黃色、圓形、邊緣整齊、表面光滑、凸起、濕潤不透明的特征。該菌株在半固體培養基中穿刺的形狀為蕪菁狀。半固體培養基表面穿刺口長有該菌株,穿刺線模糊,說明該菌株為兼性厭氧型。

2.3菌株生理生化特性

2.3.1pH和溫度對產纖維素酶菌株生長的影響由圖3可知,產纖維素酶菌株在pH 6.0~8.0的范圍內均能生長,在pH 6.6~7.5的范圍內生長較好,適宜的pH在7.0左右。由圖4可知,該菌在溫度為20~40 ℃范圍內均能生長,在溫度為30~37 ℃范圍內生長較好,適宜的溫度為35 ℃。

2.3.2產纖維素酶菌株的生長曲線以葡萄糖為碳源,產纖維素酶菌株的生長曲線如圖5。由圖5可知,0~4 h為延滯期,出現的原因可能是菌種為適應新的環境條件,合成新的酶,積累必要的中間產物。該時期的特點為:①菌體生長速率常數接近零;②對外界條件、理化因素反應敏感。4~17 h為對數期,出現的原因可能是由于延滯期大量合成細胞分裂所需要的物質并且營養豐富,細胞分裂所需要的物質充足,細胞迅速分裂。在該階段,菌體大量分裂,數量迅速增加。17~26 h為穩定期,出現的原因可能為:①營養物尤其是生長因子的耗盡;②營養物的比例失調;③堿、毒素等有害代謝產物的積累及次級代謝產物的反饋抑制作用;④pH、氧化還原電位等物理化學條件對菌體生長越來越不適宜。該時期的菌體生長的特點為:菌體生長速率常數等于零。26~29 h為衰亡期,出現的原因可能是:①營養物質耗盡和有毒代謝產物的大量積累。②細菌死亡速率超過新生速率,整個群體呈現出負增長。③菌體在衰亡期的后期,由于部分細菌產生抗性會使細菌死亡的速率降低,因此仍有部分活菌存在。在該階段,出現菌種死亡速率超過生長速率,并且細菌自溶,以及釋放一些含堿性的有毒物質等。

產纖維素酶菌株在以CMC為碳源的培養基中的生長曲線見圖6。比較圖5和圖6可知,在以葡萄糖為碳源和以CMC為碳源的培養基中該菌株均能生長得很好。不同的地方是,該菌株在以葡萄糖為碳源的培養基中的生長周期較在以CMC為碳源的培養基中短,在以CMC為碳源的培養基中該菌株的生長周期明顯增長且延滯期的時間也較長,原因可能是種子菌株在接種到以CMC為碳源的培養基中后,培養的外在條件發生了較大的變化,纖維素酶可能是該菌株的一種誘導酶,菌體先要合成出纖維素酶后才能在CMC培養基中生長、繁殖,所以,在CMC培養基中延滯期和生長周期都較長。

2.3.3酶活的測定結果酶活的測定結果見圖7。

由圖7可知,產纖維素酶菌株在以CMC為碳源的培養基中培養48 h時,纖維素酶活性達到最大值35.5 IU/mL,另外,與該菌株在以CMC作為碳源的培養基中所測的生長曲線相對照可以看出,該菌株在以CMC為碳源的培養基中合成纖維素酶的能力與該菌株的生長狀況表現基本一致,即隨著纖維素酶合成的增加,該菌株的生長和繁殖能力越強。

3結論

試驗首先從富含纖維素的外界環境(富含枯枝落葉的河底淤泥)中通過富集培養、分離鑒定等得到1株能夠分解纖維素的細菌菌株,而后對其形態學、生理生化特性、生長曲線、產酶能力等進行了初步研究。

根據試驗結果,初步證實該菌株為革蘭氏陽性菌,形態為短桿狀,營養類型為兼性厭氧型。該菌株的最適生長溫度為35 ℃,最適生長pH 7.0左右。另外,分別在以葡萄糖和CMC為碳源的環境中對其進行生長情況的觀測,發現該菌株在以CMC為碳源的培養基中延滯期較長、生長周期也較在以葡萄糖為碳源的培養基中長。初步推測,纖維素酶為該菌株體內的一種誘導酶,只有當環境中葡萄糖消耗完時,該菌株細胞內才開始合成此酶,同時,測定該菌株在CMC培養基中生長48 h時纖維素酶活性達到最大值,為35.5 IU/mL。

參考文獻:

[1] 蔡燕飛,李華興.纖維素分解菌的篩選及鑒定[J].林產化學與工業,2005(2):56-59.

[2] 張進良.高溫纖維素分解菌的分離和鑒定[J].河南師范大學學報(自然科學版),2011,39(3):19-21.

[3] 沈萍,陳向東.微生物學實驗[M].北京:高等教育出版社,2007.

[4] 趙永芳. 生物化學技術原理及其應用[M].第三版.北京:科學出版社,2008.

[5] 孫曉華,羅安程.纖維素分解菌的分離、篩選及其環境適應性初步研究[J].科技通報,2005,21(2):27-31.

[6] 魏志文,趙艷霞,張梅梅,等.1株纖維素分解菌的初步鑒定及酶活檢測[J].江蘇農業科學,2010(1):329-331.

[7] 宮玉勝,李玉成.中溫(37℃)纖維素分解菌的篩選及混合培養[J].生物技術,2010(2):50-52.

在無菌條件下,將接種針拉直,挑取斜面活化的細菌,直接穿刺到半固體培養基的底部,20 ℃靜置培養24 h,觀察細菌在半固體培養基中的生長狀況,檢查細菌的運動性及需氧性,并記錄試驗結果。

1.4生理生化特性試驗

1.4.1菌株在不同pH下的生長狀況在CMC培養基中,分別用1 mol/L鹽酸和1 mol/L氫氧化鈉調pH 6.0、6.5、7.0、7.5、8.0,每個梯度3個平行,按照1∶20(V/V)接種活化的菌液,30 ℃靜置培養24 h,測定600 nm處吸光度。

1.4.2細菌在不同溫度下的生長狀況設置20、25、30、35、40、45 ℃共6個溫度梯度,每個梯度3個平行,按照1∶20(V/V)分別接種活化的菌液,30 ℃靜置培養24 h,測定600 nm處吸光度。

1.4.3不同碳源下生長曲線的制作根據前期試驗結論,采用該菌生長最佳的pH和溫度,選取不同的碳源(葡萄糖和CMC)分別配置基礎液體培養基。分別按照1∶20(V/V)接種活化的菌液,混合均勻后分別取5 mL混合液放入54支無菌試管中,37 ℃振蕩培養,分別培養0、2、4、6、8、11、14、17、20、23、26、29、32、35、38、42、45、48 h,每組3個平行,用未接種的培養基作為空白對照,選用600 nm波長進行光電比濁測定,以生長時間為橫坐標,吸光度為縱坐標作生長曲線[3]。

1.4.4菌株酶活的測定由于菌株產生的纖維素酶將纖維素分解為單糖,所以酶活的測定采用DNS法[4-7]。

2結果與分析

2.1產纖維素酶菌株的篩選結果

通過篩選試驗,在鑒別培養基上,一些菌落周圍有透明圈,其中一株菌株產生的透明圈明顯,表明該菌株具有較強的分解纖維素的能力(圖1)。

2.2形態學觀察結果

革蘭氏染色結果表明,該產纖維素酶菌株為革蘭氏陽性菌,為短桿狀。由圖2可知,在CMC固體培養基上該菌株菌落呈現規則、淺黃色、圓形、邊緣整齊、表面光滑、凸起、濕潤不透明的特征。該菌株在半固體培養基中穿刺的形狀為蕪菁狀。半固體培養基表面穿刺口長有該菌株,穿刺線模糊,說明該菌株為兼性厭氧型。

2.3菌株生理生化特性

2.3.1pH和溫度對產纖維素酶菌株生長的影響由圖3可知,產纖維素酶菌株在pH 6.0~8.0的范圍內均能生長,在pH 6.6~7.5的范圍內生長較好,適宜的pH在7.0左右。由圖4可知,該菌在溫度為20~40 ℃范圍內均能生長,在溫度為30~37 ℃范圍內生長較好,適宜的溫度為35 ℃。

2.3.2產纖維素酶菌株的生長曲線以葡萄糖為碳源,產纖維素酶菌株的生長曲線如圖5。由圖5可知,0~4 h為延滯期,出現的原因可能是菌種為適應新的環境條件,合成新的酶,積累必要的中間產物。該時期的特點為:①菌體生長速率常數接近零;②對外界條件、理化因素反應敏感。4~17 h為對數期,出現的原因可能是由于延滯期大量合成細胞分裂所需要的物質并且營養豐富,細胞分裂所需要的物質充足,細胞迅速分裂。在該階段,菌體大量分裂,數量迅速增加。17~26 h為穩定期,出現的原因可能為:①營養物尤其是生長因子的耗盡;②營養物的比例失調;③堿、毒素等有害代謝產物的積累及次級代謝產物的反饋抑制作用;④pH、氧化還原電位等物理化學條件對菌體生長越來越不適宜。該時期的菌體生長的特點為:菌體生長速率常數等于零。26~29 h為衰亡期,出現的原因可能是:①營養物質耗盡和有毒代謝產物的大量積累。②細菌死亡速率超過新生速率,整個群體呈現出負增長。③菌體在衰亡期的后期,由于部分細菌產生抗性會使細菌死亡的速率降低,因此仍有部分活菌存在。在該階段,出現菌種死亡速率超過生長速率,并且細菌自溶,以及釋放一些含堿性的有毒物質等。

產纖維素酶菌株在以CMC為碳源的培養基中的生長曲線見圖6。比較圖5和圖6可知,在以葡萄糖為碳源和以CMC為碳源的培養基中該菌株均能生長得很好。不同的地方是,該菌株在以葡萄糖為碳源的培養基中的生長周期較在以CMC為碳源的培養基中短,在以CMC為碳源的培養基中該菌株的生長周期明顯增長且延滯期的時間也較長,原因可能是種子菌株在接種到以CMC為碳源的培養基中后,培養的外在條件發生了較大的變化,纖維素酶可能是該菌株的一種誘導酶,菌體先要合成出纖維素酶后才能在CMC培養基中生長、繁殖,所以,在CMC培養基中延滯期和生長周期都較長。

2.3.3酶活的測定結果酶活的測定結果見圖7。

由圖7可知,產纖維素酶菌株在以CMC為碳源的培養基中培養48 h時,纖維素酶活性達到最大值35.5 IU/mL,另外,與該菌株在以CMC作為碳源的培養基中所測的生長曲線相對照可以看出,該菌株在以CMC為碳源的培養基中合成纖維素酶的能力與該菌株的生長狀況表現基本一致,即隨著纖維素酶合成的增加,該菌株的生長和繁殖能力越強。

3結論

試驗首先從富含纖維素的外界環境(富含枯枝落葉的河底淤泥)中通過富集培養、分離鑒定等得到1株能夠分解纖維素的細菌菌株,而后對其形態學、生理生化特性、生長曲線、產酶能力等進行了初步研究。

根據試驗結果,初步證實該菌株為革蘭氏陽性菌,形態為短桿狀,營養類型為兼性厭氧型。該菌株的最適生長溫度為35 ℃,最適生長pH 7.0左右。另外,分別在以葡萄糖和CMC為碳源的環境中對其進行生長情況的觀測,發現該菌株在以CMC為碳源的培養基中延滯期較長、生長周期也較在以葡萄糖為碳源的培養基中長。初步推測,纖維素酶為該菌株體內的一種誘導酶,只有當環境中葡萄糖消耗完時,該菌株細胞內才開始合成此酶,同時,測定該菌株在CMC培養基中生長48 h時纖維素酶活性達到最大值,為35.5 IU/mL。

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