解淀粉芽孢杆菌mn8对玉米秸秆木质纤维素的降解

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1、应用生态学报２０１５年５月第２６卷第５期ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｐｐｌｉｅｄＥｃｏｌｏｇｙ，Ｍａｙ２０１５，２６（５）：１４０４－１４１０解淀粉芽孢杆菌ＭＮ⁃８对玉米秸秆∗木质纤维素的降解１１１１２１∗∗李红亚李术娜王树香王全薛茵茵朱宝成１２（河北农业大学生命科学学院，河北保定０７１０００；河北农业大学现代科技学院，河北保定０７１０００）摘要微生物降解木质纤维素既是生物质资源化利用中的关键问题，也是亟需解决的难点问题．本文在前期获得木质素降解菌———解淀粉芽孢杆菌ＭＮ⁃８菌株的基础上，进一步研究该菌株对玉米秸秆木质纤维素的降解作用．

2、研究利用玉米秸秆粉⁃ＭＳＭ培养基对ＭＮ⁃８菌株进行固态发酵，监测发酵过程中木质纤维素酶活力和木质纤维素含量变化情况，并通过傅立叶红外光谱（ＦＴＩＲ）和气质联用色谱（ＧＣ／ＭＳ）对木质纤维素的降解情况及产物进行分析．结果表明：解淀粉芽孢杆菌ＭＮ⁃８菌株可产生木质素过氧化物酶、锰过氧化物酶、纤维素酶和半纤维素酶等木质纤维素降解酶，在发酵１０～１６ｄ陆续达到酶活力峰值，最高酶活力分别为５５．０、－１１６．７、４５．４和６０．５Ｕ·ｇ．发酵２４ｄ后，玉米秸秆中木质素、纤维素和半纤维素的降解率可分别达到４２．９％、４０．６％和２７．１％．ＦＴＩＲ光谱数

3、据表明，玉米秸秆发酵后木质素、纤维素和半纤维素的特征吸收峰强度均有一定程度的下降，表明木质纤维素被部分降解．ＧＣ／ＭＳ分析结果也证实，解淀粉芽孢杆菌ＭＮ⁃８能有效降解秸秆木质纤维素．ＭＮ⁃８菌株可断裂玉米秸秆木质素单体之间的连接键β⁃Ｏ⁃４，将秸秆木质素解聚为苯丙胺、苯丙酮和苯丙酸等保留木质素苯丙烷结构的单体化合物，并将部分单体化合物进一步氧化为Ｃα羰基化合物，如２⁃氨基⁃１⁃苯丙酮和紫丁香基苯乙酮等．在对纤维素和半纤维素降解产物的ＧＣ／ＭＳ分析中发现，降解产物包含葡萄糖、甘露糖和半乳糖等多种单糖化合物以及甲酸、乙酸、丙酸、１，１⁃乙二醇和３

4、⁃羟基丁酸等代谢产物．表明解淀粉芽孢杆菌ＭＮ⁃８对秸秆木质纤维素表现出强降解作用，且该作用依赖于菌株产木质纤维素降解酶的能力．关键词芽孢杆菌；玉米秸秆；木质纤维素；生物降解文章编号１００１－９３３２（２０１５）０５－１４０４－０７中图分类号Ｓ１８２文献标识码ＡＤｅｇｒａｄａｔｉｏｎｏｆｌｉｇｎｏｃｅｌｌｕｌｏｓｅｉｎｔｈｅｃｏｒｎｓｔｒａｗｂｙＢａｃｉｌｌｕｓａｍｙｌｏｌｉｑｕｅｆａｃｉｅｎｓＭＮ⁃８．ＬＩＨｏｎｇ⁃１１１１２１１ｙａ，ＬＩＳｈｕ⁃ｎａ，ＷＡＮＧＳｈｕ⁃ｘｉａｎｇ，ＷＡＮＧＱｕａｎ，ＸＵＥＹｉｎ⁃ｙｉｎ，ＺＨＵＢａｏ⁃ｃｈｅｎ

5、ｇ（Ｃｏｌｌｅｇｅ２ｏｆＬｉｆｅＳｃｉｅｎｃｅ，ＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＨｅｂｅｉ，Ｂａｏｄｉｎｇ０７１０００，Ｈｅｂｅｉ，Ｃｈｉｎａ；ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＭｏｄ⁃ｅｒｎＳｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＨｅｂｅｉ，Ｂａｏｄｉｎｇ０７１０００，Ｈｅｂｅｉ，Ｃｈｉｎａ）．⁃Ｃｈｉｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｅｃｏｌ．，２０１５，２６（５）：１４０４－１４１０．Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｍｉｃｒｏｂｉａｌｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎｏｆｌｉｇｎｏｃｅｌｌｕｌｏｓｅｉｓｏｎｅｏｆｔｈｅｋｅｙｐｒｏｂ

6、ｌｅｍｓｔｈａｔｎｅｅｄｔｏｂｅｓｏｌｖｅｄｕｒｇｅｎｔｌｙｉｎｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｏｆｕｔｉｌｉｚｉｎｇｂｉｏｍａｓｓｒｅｓｏｕｒｃｅ．ＢａｃｉｌｌｕｓａｍｙｌｏｌｉｑｕｅｆａｃｉｅｎｓＭＮ⁃８ｉｓｏｕｒｐｒｅｖｉ⁃ｏｕｓｌｙｉｓｏｌａｔｅｄｂａｃｔｅｒｉｕｍｃａｐａｂｌｅｏｆｄｅｇｒａｄｉｎｇｌｉｇｎｉｎ．ＴｏｄｅｔｅｒｍｉｎｅｔｈｅｃａｐａｂｉｌｉｔｙｏｆｓｔｒａｉｎＭＮ⁃８ｔｏｄｅｇｒａｄｅｌｉｇｎｏｃｅｌｌｕｌｏｓｅｏｆｃｏｒｎｓｔｒａｗ，Ｂ．ａｍｙｌｏｌｉｑｕｅｆａｃｉｅｎｓＭＮ⁃８ｗａｓｉｎｏｃｕｌａｔｅｄａｎｄｆｅｒｍｅｎｔｅ

7、ｄｗｉｔｈｓｏｌｉｄ⁃ｓｔａｔｅｃｏｒｎｓｔｒａｗｐｏｗｄｅｒ⁃ＭＳＭｃｕｌｔｕｒｅｍｅｄｉｕｍ．Ｔｈｅｃｈａｎｇｅｓｉｎｔｈｅｅｎｚｙｍｅａｃｔｉｖｉｔｙａｎｄｄｅｇｒａ⁃ｄａｔｉｏｎｐｒｏｄｕｃｔｓｏｆｌｉｇｎｏｃｅｌｌｕｌｏｓｅｗｅｒｅｍｏｎｉｔｏｒｅｄｉｎｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｏｆｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎｕｓｉｎｇｔｈｅＦＴＩＲａｎｄＧＣ／ＭＳ．ＴｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔＢ．ａｍｙｌｏｌｉｑｕｅｆａｃｉｅｎｓＭＮ⁃８ｃｏｕｌｄｐｒｏｄｕｃｅｌｉｇｎｉｎｐｅｒｏｘｉｄａｓｅ，ｍａｎ⁃ｇａｎｅｓｅｐｅｒｏｘｉｄａｓｅ，ｃｅｌｌ

8、ｕｌａｓｅａｎｄｈｅｍｉｃｅｌｌｕｌａｓｅｅｎｚｙｍｅｓ．Ｔｈｅａｃｔｉｖｉｔｉｅｓｏｆａｌｌｔｈｅｓｅｅｎｚｙｍｅｓｒｅａｃｈｅｄｔｈｅｐｅａｋａｆｔｅｒｂｅｉｎ