纤维素酶高产菌的分离筛选与培养基优化

傅科鹤，范莉莉，陈慧颖，等．高产纤维素酶菌株的筛选及产酶条件优化［Ｊ］．江苏农业科学，２０２１，４９（３）：２１４－２１８．ｄｏｉ：１０．１５８８９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００２－１３０２．２０２１．０３．０３８高产纤维素酶菌株的筛选及产酶条件优化傅科鹤１，２，范莉莉１，２，陈慧颖１，黄　颖１，张同林１（１．南昌师范学院生物系，江西南昌３３００３２；２．地方鸡种遗传改良省级重点实验室／南昌师范学院生物技术研究所，江西南昌３３００３２） 摘要：纤维素是自然界中分布最广泛的一种生物质能源，筛选能够高效降解纤维素的菌株对于开发利用这类物质具有重要意义。

从土壤中分离纯化获得一株高产纤维素酶的菌株ＴＷ０６３－３，通过形态学结合分子生物学鉴定得出，该菌株为草酸青霉。

通过单因素优化试验寻找最佳培养条件，然后通过正交试验确定关键因子的最佳参数。

筛选得出最佳培养条件：１５ｇ／Ｌ羧甲基纤维素钠＋２ｇ／Ｌ硝酸铵，ｐＨ值为３．０，２００ｒ／ｍｉｎ培养６ｄ。

在最佳培养条件下，酶活性比优化前提高了３４．１％，达到５２４．４Ｕ／ｍＬ。

研究结果可为生物降解纤维素酶提供一定的理论及应用价值。

关键词：纤维素酶；草酸青霉；培养基优化 中图分类号：Ｓ１８２ 文献标志码：Ａ 文章编号：１００２－１３０２（２０２１）０３－０２１４－０５收稿日期：２０２０－０３－１０基金项目：江西省教育厅项目（编号：１５１２５２、ＧＪＪ１６１２３３）；国家自然科学基金地区项目（编号：３１６６００２０）。

作者简介：傅科鹤（１９７６—），男，江西南昌人，博士，讲师，主要从事微生物土壤修复研究。

Ｅ－ｍａｉｌ：ｋｈｆｕ０１１２＠１６３．ｃｏｍ。

通信作者：范莉莉，博士，讲师，主要从事木霉菌分子遗传研究。

Ｅ－ｍａｉｌ：ｌｌｆａｎ３１＠１６３．ｃｏｍ。

纤维素酶能够将自然界中最丰富的生物质能源———纤维素类物质分解成可溶性单糖，从而为大批量生产生物燃料乙醇提供廉价原料［１］。

农家参谋科技研究-220-NONG JIA CAN MOU高产纤维素酶菌的筛选、鉴定及应用概述王琪（河南师范大学生命科学学院，河南新乡，453007）【摘 要】纤维素作为自然界最丰富的可再生资源之一，具有易获得、廉价等优点。

近年来，随着全球经济的迅速发展，能源消耗巨大，地球环境遭到严重破坏；因此，寻找可再生的清洁能源迫在眉睫，所以高产纤维素酶菌的筛选、鉴定及应用得到了人们广泛的关注，也是当今微生物学、农业科学、生态学的研究热点。

本文对之前高产纤维素酶菌的筛选、鉴定及应用的研究进行进行整合归总，展望今后的研究方向。

【关键词】高产纤维素；酶菌；筛选；鉴定1 高产纤维素酶自然界中纤维素广泛存在，但是降解过程生产成本高、环境污染问题，效果不理想。

经大量研究发现，纤维素酶是酶的一种，能够有效降解纤维素。

纤维素酶广泛存在于自然界的生物体中。

细菌、真菌、动物体内等都能产生纤维素酶，所以近年来各界学者致力于筛选及鉴定高产的纤维素酶菌的研究。

2 高产纤维素酶的筛选与鉴定经查阅资料与分析，从一定地区取样如：土样、常年堆积干枯腐败植物茎秆、东亚飞蝗肠道内等；取一定量样品在三角瓶中富集培养；先梯度稀释，然后通过常规的稀释法或划线法接种涂布于马铃薯平板与牛肉膏蛋白胨分离培养基之上，37℃恒温培养24d,菌落计数,然后挑选菌落形态差异比较明显的菌落,重复划线接种于相应的琼脂平板上,直至纯化得到单菌落。

根据菌落形态观察，保存不同种的菌落，利用牙签蘸取菌落，放入离心管进一步富集；之后取富集液滴在圆形滤纸片上然后分别接种与刚果红培养基，保持对应关系，进行培养；继而用游标卡尺测量菌落周围水解透明圈的直径,并以其大小作为初步判断分解能力的指标；接下来把筛选出的菌株用单染色法、复染色法和指纹代谢法进行初步确定菌株类别；最后用16SrDNA 鉴定，通过PCR 电泳比对后送公司进行测序；确定菌株后进行酶活测定以及优化其酶活力的条件探究。

目前经大量实验，从陕北花马盐湖分离得到一株黑曲霉Aspergillusniger6MA1，发酵条件优化后酶活可达到47.8U/mL；从常年堆积干枯腐败植物茎秆中筛选出一株肠杆菌属Enterobactersp，在未进行发酵条件优化的情况下酶活达到为0.44u/mL；从湿润木屑中分离和筛选获得１株高产纤维素酶目的菌株ＬＹＷ－１等。

纤维素酶高产菌的筛选的开题报告一、选题背景纤维素是一类高分子多糖，存在于植物细胞壁中，是植物体的主要成分之一。

纤维素的分子结构复杂，难以被生物降解，导致其在环境中难以被分解。

针对纤维素分解问题，纤维素酶被广泛应用于酿酒、饲料、能源等领域。

目前，纤维素酶主要通过微生物发酵或重组酶工程技术生产，因纤维素酶的生产成本高以及目前存在的酶产量低等问题，阻碍了其产业化的发展。

因此，如何筛选具有高产纤维素酶能力的微生物菌株，是当前生产提高纤维素酶效率和降低成本的关键问题。

二、研究目的本研究旨在通过对纤维素酶的高产微生物的筛选，获取高产纤维素酶的微生物菌株，并进一步研究其生产环境和生产过程的优化，提高其纤维素酶产量和酶效率，为纤维素酶的高效生产提供理论基础和技术支持。

三、研究内容本研究将针对纤维素酶的高产微生物菌株进行筛选和分离，参考从自然界中获得的微生物资源、已知的高产纤维素酶菌株以及前人的相关研究成果，综合考虑菌株的耐受性、生长速度、纤维素酶产量等关键因素进行筛选。

并通过动态培养时相、培养基成分等因素的优化，进一步提高目标菌株的纤维素酶产量和酶活性，达到高效生产的目的。

四、研究计划1）文献调研：查阅国内外有关纤维素酶高产微生物筛选研究的相关文献，对研究思路进行梳理和总结。

2）菌种采集：从自然环境、已有的高产纤维素酶菌株、微生物资料库等渠道选取合适的原始菌株。

3）筛选实验：利用纤维素酶测定方法对不同菌种的纤维素酶活性进行筛选，选择出产酶效果较好的微生物菌株。

4）优化培养条件：对目标菌株进行培养基成分、pH、温度和出菌量等因素的优化，进一步提高其纤维素酶产量和酶效率。

5）产酶机理研究：通过对目标菌株内部产酶机理的研究探讨纤维素酶产生的相关基因、调节机制和运作方式。

6）结果分析：总结产酶菌株的酶效、产量等关键性能指标，并对实验结果进行分析和评价。

五、研究意义纤维素酶在酿酒、饲料、生物质燃料和生物医药等领域有广泛的应用，而纤维素酶的高效生产和有效利用则是推进这些领域发展的关键问题。

纤维素酶高产菌的分离筛选与培养基优化李荣杰（安徽丰原集团有限公司，安徽蚌埠233010）摘要：以纤维素粉为惟一碳源，从取自某木材公司木材堆放处的土样中筛选出92株能够分解纤维素的菌株，采用刚果红鉴别培养基进行鉴定，选取透明圈较大的菌株10株进行液体培养，并测定它们的酶活，获得一株酶活高的里氏木霉FYFJ928，其发酵水平为8.3IU/mL 。

进一步研究培养基组分及培养条件对里氏木霉FYFJ928摇瓶发酵产纤维素酶的影响，在培养温度28℃，转速为200r/min 条件下进行培养，其最佳培养基组成：0.5%酵母粉，0.06%硫酸镁，0.5%磷酸二氢钠，2%葡萄糖，2%玉米浆，0.5%硫酸铵和8%纤维素粉，培养6d 后，其发酵水平可达到15.6IU/mL ，比优化前提高了近1倍。

关键词：里氏木霉；筛选；纤维素酶中图分类号：Q939.5文献标识码：A文章顺序编号：1672-5190（2009）06-0009-03Isolation of High Producing Cellulase Strain and Its Culture Medium OptimizationLI Rong-jie（Anhui Fengyuan Co.,Ltd.,Bengbu 233010,China ）Abstract ：The 92strains of cellulose-decomposing microorganisms were isolated from soil with timber plant stacked,ten colonies with distinct red zones were selected from them by congo red agar medium.By measuring the enzyme activity of liquid culture filtrates ，A strain （Trichoderma reesei FYFJ928）was obtained with higher cellulase activity ，and the filter paper enzyme （FPA ）was 8.3IU/mL.T.reesei was cultured in different medium to study the ability of producing cellulase at 28℃with rotate speed at 200r/min.The optimum medium was determined as follows:0.5%yeast extract,0.06%MgSO 4,0.5%NaH 2PO 4,2%glucose,2%corn steep liquor,0.5%（NH 4）2SO 4and 8%cellulose powder,the FPA was 15.8IU/mL under the optimized culture medium after cultured for 6days ．Key words ：Trichoderma reesei ;screening;Cellulase纤维素是自然界中含量最丰富的碳水化合物，是一类可再生的资源和能源。

产纤维素酶菌及其筛选改良方法研究进展纤维素是由纤维素素和半纤维素组成的天然高分子化合物，在工业和生活中具有广泛的应用。

纤维素酶是一种专门分解纤维素的酶，在纤维素利用和生物质转化等领域有着广泛的应用前景。

本文综述了产纤维素酶菌及其筛选改良方法的研究进展。

一、产纤维素酶菌的筛选和鉴定目前，已有许多研究对产纤维素酶菌进行筛选和鉴定，其中常用的方法包括传统的分离培养方法、高通量筛选系统和基于基因组的筛选方法等。

1.传统的分离培养方法传统的分离培养方法通常包括从不同的环境样品中分离出细菌，并对其进行酶活性测定。

通过该方法已经成功分离出具有纤维素酶活性的微生物，例如Clostridium sp.、Bacillus sp.、Cellulomonas sp.、Acidothermus cellulolyticus等。

2.高通量筛选系统高通量筛选系统是一种快速且高效的筛选方法，常用于从大量的微生物中沉淀出目标细菌。

常用的高通量筛选方法包括微流控装置、免疫分离、荧光筛选和高通量发酵等。

3.基于基因组的筛选方法基于基因组的筛选方法是一种新的筛选方法，它能够根据基因组数据精确地预测目标细菌的性能和代谢特性。

通过依据基因组组态图，可以预测细菌所需的碳水化合物、氮素源、维生素和微量元素等。

并通过基因搜索和蛋白质分析，可以确定特定的酶基因并对其进行驯化研究。

二、纤维素酶菌的改良方法针对传统纤维素酶菌的低效率和耐受性差等问题，研究人员采用不同的改良方法提高纤维素酶的效率和性能。

常用的改良方法包括基因工程技术、筛选和驯化适应性强的菌株、应用生物物理方法提高纤维素酶的结构稳定性等。

1.基因工程技术基因工程技术是一种常见的改良方法，它通过基因重组或突变来优化目标细菌的代谢功能。

例如，利用多肽链替换可以改变纤维素酶的空间结构，提高酶的催化能力。

基因重组还可以将来自不同细菌的多个酶基因组合，形成多功能细菌产生多种酶的机构，提高纤维素降解效率。

纤维素菌分离和鉴定的方法一、概述纤维素由于其特殊的生化性质，一直是微生物学和食品工业研究的关注焦点。

特别是纤维素的分解，除了传统的化学方法，生物法也是目前广泛采用的技术之一。

对纤维素酶活性和产酶微生物的分离和鉴定，是纤维素生物技术研究的重要内容。

纤维素分解酶是产生于微生物体内的一类酶，广泛存在于真菌和细菌中，可划分为纤维素酶和半纤维素酶两大类，规律的利用这些微生物菌种，开发新型的纤维素分解酶。

纤维素的微生物分解菌种较多，其中许多菌种能分泌出多种细胞外酶，如单糖的转化酶、纤维素酶、半纤维素酶、葡萄糖氧化酶、木糖酶、果糖酶和葡聚糖酶等。

多种新型有机物的产生依赖于工业生产中微生物的应用技术，目前各国纤维素降解的菌株和发酵产物分离和鉴定方法越来越多。

纤维素菌的分离可采用筛选、稀释和富集等方法。

实际应用中，常用的分离方法有：（一）厌氧富集法：根据纤维素菌能够在厌氧条件下进行生长和代谢的特点，采用富集培养方法，利用耐氧性微生物限制氧气的供应，引起产生厌氧性纤维素分解菌类，然后推广领域固定化、发酵和应用。

可根据繁殖时间将厌氧富集法分为短时间富集法和长时间富集法。

（二）筛选法：在纤维素富含的自然环境或人工培养环境中进行筛选。

先用一些微生物菌株做为预培养菌种，加入富含纤维素的培养基，通过短期采取接种、稀释、摇动等处理方式，寻找纤维素分解酶活力最高的培养物，然后进行分离纯化、性质鉴定。

（三）稀释法：将样品依一定比例进行稀释，将稀释后的液体均匀地均匀的加入纤维素培养基中，用深层培养的方式进行发酵，进行分离鉴定纯化。

稀释法适用于富含纤维素且菌株较多的培养基的菌群筛选。

（一）形态学特征鉴定法：根据菌株的形态学特征进行鉴定。

此方法是最基本也是最重要的鉴定方法之一。

菌株的形态学特征包括形状、结构、颜色和大小等，进一步对分离的菌株进行正确定义。

常用的形态学特征包括：形态特征、结构特征、色素特征和大肠杆菌。

（二）生理生化特征鉴定法：通过菌株的生长特性在不同培养基中的表现，或菌体在不同生长条件下表现的生化过程，如碳源利用情况，氮源利用情况，温度和pH值的影响等，进行鉴定。

目录实验一产纤维素酶菌种的分离与初筛实验二产纤维素酶菌种的复筛与保藏实验三酶活测定与传代保藏实验四产纤维素酶菌种的紫外诱变育种实验五产纤维素酶菌种的产酶条件优化实验六产纤维素酶菌种的产酶条件优化的结果分析实验一产纤维素酶菌种的分离与初步鉴定一、实验目的1．了解产纤维素酶微生物分离的基本原理；2．掌握产纤维素酶微生物分离的操作方法。

二、实验原理自然界中存在大量的纤维素类物质，同时存在着很多能分解纤维素类物质的生物，小到细菌、放线菌、真菌，大到一些食草类昆虫与动物。

这些生物与绿色植物一起构成了这个世界的碳循环。

在发酵堆肥中，存在着大量的，耐高温的纤维素分解菌株，但多半都为混合分解，菌种需要：1.内切型葡萄糖苷酶（endo-1,4-β-D-glucanase,EC3.3.1.4,简称EBG），也称Cx酶、CMC酶、EG。

这类酶作用于纤维素分子内部的非结晶区，随机识别并水解β-1,4-糖苷键，将长链纤维素分子截短，产生大量非还原性末端的小分子纤维素；2.外切型葡萄糖苷酶（exo-1,4-β-D-glucanase,EC3.2.1.91），也称C1酶、微晶纤维素酶、纤维二糖水解酶（Cellobiohydrolase,简称CBH）,这类酶从纤维素长链的非还原性末端水解β-1,4-糖苷键，每次切下纤维二糖分子；3.Β-葡萄糖苷酶（β-glucosidase，EC3.2.21，简称BG）又称纤维二糖酶，它能水解纤维二糖以及短链的纤维寡糖生产葡萄糖，对纤维二糖和纤维三糖的水解很快。

随着葡萄糖聚合酶的增加水解速度下降，这种酶的专一性比较差。

只有三种酶的协同作用，才能较好的分解纤维素。

就单菌落而言，霉菌如木霉、曲霉和青霉的总体酶活性较高，产量大，故在畜牧业和饲料工业中的应用的纤维素酶主要是真菌纤维素酶。

本实验以羟甲基纤维素钠为唯一碳源的培养基作为筛选培养基，只有能够水解纤维素成单糖并加以利用的微生物才能在筛选培养基上生长，利用筛选培养基分离产纤维素酶的微生物。

纤维素酶产生菌的分离和筛选方案目标：从自然界采用选择性分离的方法，获得纤维素酶的高产菌株。

意义：把含纤维的自然资源及纤维废料加以充分利用，转化成糖类作为食品工业和发酵工业的原料或制成优质饲料，具有深远的现实意义。

1.材料与方法1.1材料与仪器1.1.1原辅料土壤品来自南阳理工学院以下各处离地表3-8cm深处泥土装入塑料瓶中，带回实验室处理。

（1）新校区竹林腐叶下的土壤（2）校门口东边的松树林腐叶子下的土壤（3）青年公寓外小树林（4）2号教学楼后面花园的土壤1.1.2试剂羧甲基纤维素CMC、NaCl、MgS04·7H20、KH2P04、酵母浸粉、蛋白胨、蒸馏水、琼脂、Na2HP04、酵母膏、刚果红试剂。

1.1.3仪器小铁铲和无菌纸或袋（可省）、小烧杯、100ml量筒、滤纸、漏斗、棕色试剂瓶、1000ml三角烧瓶1个、500ml三角烧瓶1个、试管24个、高压蒸汽灭菌锅、培养皿24个、36支1mm无菌吸管、无菌玻璃涂棒12支、显微镜、无菌水。

1.2培养基及试剂的配制1.2.1培养基配制初筛培养基A：羧甲基纤维素CMC 20g、NaCl 5．0g、MgS04·7H20 0．2g、KH2P041．0g、酵母浸粉 5.0g、蛋白胨10g、蒸馏水1000mL、琼脂20g，pH自然，121℃湿热灭菌20min。

复筛培养基B：CMC 10g、Na2HP04 1.25g、KH2P040.75g、MgSO4·7H2O 0.1g、蛋白胨1.25g、酵母膏O.25g、蒸馏水500mL、琼脂10g，pH自然，121℃灭菌20min。

2.2.2试剂配制1％刚果红试剂：称取刚果红试剂1g于干净的小烧杯中，用量筒量取蒸馏水100ml使之溶解，过滤，贮于棕色试剂瓶中。

2.3方法2.3.1初筛的方法步骤(1)配初筛培养基A，灭菌，倒平板。

(2)用稀释涂平板的方法分离纤维素分解菌。

稀释涂布平板法步骤：A．倒平板将配好的琼脂培养基溶化，待冷至55—600C时，用右手持盛培养基的三角烧瓶，置火焰旁边，左手拿平皿并松动瓶盖，用手掌边缘和小指、无名指夹住拔出，瓶口在火焰上灭菌，然后左手将培养皿盖在火焰附近打开一缝，迅速倒入培养基约15ml，加盖后轻轻摇动培养皿，使培养基均匀分布，平置于桌面上，待冷凝后即成平板。

菜地土壤中纤维素降解菌的筛选及其产酶条件优化1. 引言1.1 研究背景菜地土壤中的纤维素降解菌是一类具有潜在应用价值的微生物资源。

纤维素是植物细胞壁的主要结构组分，由纤维素酶降解可以释放出储存在其中的碳源，为微生物的生长提供能量。

纤维素降解菌在资源化利用方面具有重要意义。

随着环境污染和能源危机的日益严重，利用微生物对植物纤维素进行高效降解已成为当前研究的热点之一。

菜地土壤中自然存在着大量微生物群落，其中可能潜藏着具有高效纤维素降解能力的菌株。

通过对菜地土壤中的微生物群落进行筛选和鉴定，可以发现一些潜在的纤维素降解菌。

这些菌株可能具有特殊的降解能力和适应性，在优化的产酶条件下可以获得更高的酶产量，为纤维素降解技术的进一步应用提供支持。

对菜地土壤中纤维素降解菌的筛选及产酶条件优化的研究具有重要的理论和应用意义。

通过深入探究纤维素降解菌的机理和特性，可以为资源化利用提供新的思路和方式。

1.2 研究目的研究目的是针对菜地土壤中潜在的纤维素降解菌进行筛选，通过优化产酶条件来提高纤维素酶的产量和活性。

通过研究纤维素降解菌的产酶机理，探讨其在纤维素降解过程中的作用机制，并展望其在生物质能源、环境保护和农业生产中的应用前景。

本研究还将对菜地土壤中纤维素降解菌的分子生物学特性进行深入研究，为揭示其种属特征、代谢途径和遗传变异提供依据。

综合考虑以上目的，本研究旨在为纤维素降解菌的筛选及产酶条件优化提供科学依据，推动其在资源化利用和环境保护领域的应用与推广。

1.3 研究意义纤维素是一种广泛存在于植物细胞壁中的多糖物质，是地球上最丰富的可再生生物质资源之一。

而纤维素的高效降解一直是生物资源化利用的重要研究方向。

菜地土壤中纤维素降解菌的筛选及其产酶条件优化研究，对于挖掘和利用纤维素降解菌具有重要的意义。

寻找能够高效降解纤维素的细菌菌株，有助于提高纤维素的利用效率，减少资源浪费，同时也有利于环境保护和生态平衡的维持。

通过优化产酶条件，提高纤维素降解菌产酶量和酶活力，不仅可以降低生产成本，还可以提高纤维素降解效率，加速生物资源转化与再利用的进程。

纤维素酶产生菌的筛选\鉴定和产酶条件优化摘要:采用稀释平板法分离马铃薯瓢虫肠道菌,利用刚果红平板法对产纤维素酶菌株进行初筛,选取透明圈较大的菌株进行摇瓶发酵复筛,根据菌株形态､生理生化特征对菌株进行初步鉴定,通过正交法优化产酶条件｡结果表明,经初筛和复筛得到1株酶活相对较高的菌株B-12,经初步鉴定为芽孢杆菌属(Bacillus sp.)｡1.25%麦芽浸粉为碳源､1.5%KNO3为氮源､0.2%的NaCl､0.1%的CMC-Na､接种量6%､培养时间44 h为B-12产酶的适宜条件｡优化后发酵液中的内切葡聚糖酶活(CMCA)为111.710 U/mL,较培养44 h后的酶活提高了8.78%;滤纸酶活(FPA)为35.017 U/mL,提高了387.23%;β-葡萄糖苷酶酶活(BGL)为116.799 U/mL,提高了700.38%｡关键词:马铃薯瓢虫;肠道菌;纤维素酶;优化Screening,Identification and Cultural Condition Optimization of Cellulase-producing Strains from the Intestine of Henosepilachna vigintioctomaculata Abstract: The bacteria from the intestine of Henosepilachna vigintioctomaculata were isolated through the pour plate method. They were preliminarily screened using Congo red medium plate method, and then screened according to their cellulase activities by flask shaking fermentation method. The strain was identified based on morphological and physiological characters. In addition, the culture substrates and fermentation conditions were optimized by orthogonal experiment method. A high cellulase-producing strain B-12 was screened from the intestine of H. vigintioctomaculata and it was identified as Bacillus sp.. The best culture conditions were as follows: substrate were 1.25% malt meal, 1.5% KNO3, 0.2% NaCl, and 0.1% CMC-Na, inoculation quantity was 6%, culture time was 44 h. In this condition, the enzyme activity of CMCase, filter paper enzyme (FPA), and β-glucosidase (BGL) were 111.710, 35.017, and 116.799 U/mL respectively, which were 8.78%, 387.23% and 700.38% higher than those of the initial strain respectively.Key words: Henosepilachna vigintioctomaculata; intestinal bacteria; cellulase; optimization地球上的生物资源主要来自光合生物,其中90%以上为木质纤维素类物质,它们代表了生态系统中营养金字塔最庞大的基层[1]｡天然的木质纤维素材料含有纤维素､半纤维素和木质素等｡其中纤维素是地球上最丰富的多糖物质,这类物质是植物细胞壁的主要成分,也是地球上最廉价的可再生资源｡另外,人类活动产生的废弃物中也含有大量的纤维素[2]｡目前,人们对纤维素的降解和利用主要通过纤维素酶的分解来实现｡纤维素酶在再生能源利用方面具有广阔的应用前景,可应用于农业､酿造工业､发酵工业､食品工业以及其他领域[3-9]｡因此研究纤维素酶有着十分重要的意义｡昆虫肠道菌是指能定植于昆虫肠道的微生物,包括土著的昆虫肠道菌和能定植于昆虫肠道环境的微生物[10]｡研究表明一些昆虫肠道菌能帮助昆虫消化食物[10]｡对喜食含纤维素食物的昆虫,我们推测其消化纤维素可能与其肠道菌分泌纤维素酶有关｡马铃薯瓢虫主要为害茄科植物,喜食茄科植物叶片,它消化叶片中的纤维素可能与其肠道菌有关｡本试验从马铃薯瓢虫肠道中分离筛选产纤维素酶菌株并对其产酶条件进行优化,旨在为发现新的纤维素酶高产菌株奠定基础｡1材料与方法1.1材料1.1.1菌株采自浙江省金华市婺城区高村附近马铃薯田地的马铃薯瓢虫肠道中的菌株｡1.1.2培养基①菌种保藏培养基:牛肉膏蛋白胨培养基(牛肉膏0.30%,蛋白胨1.00%,NaCl 0.50%,琼脂 1.50%~2.00%,pH值7.4~7.6)｡②初筛培养基:米糠2.00%,NaCl 0.10%,K2HPO4 0.50%,MgSO4·7H2O 0.02%,(NH4)2SO4 0.06%,琼脂1.50%~2.00%,pH值7.0~7.2｡③刚果红纤维素鉴定培养基:羧甲基纤维素钠(CMC-Na)0.30%,NaCl 0.50%,牛肉浸膏0.15%,蛋白胨0.50%,琼脂1.50%~2.00%,pH值7.0~7.2｡④种子培养液:酵母膏 1.00%,蛋白胨 1.00%,NaCl0.50%,CMC-Na 0.50%,pH值7.0~7.2｡⑤液体产酶发酵培养液:配方同种子培养液｡⑥鉴定用培养基:糖发酵试验培养基､葡萄糖蛋白胨水培养基､蛋白胨水解培养基､Simons氏柠檬酸盐培养基､明胶水解试验培养基等｡1.1.3主要试剂葡萄糖､pH值4.6的醋酸缓冲液､DNS､2% CMC-Na底物溶液､0.05%水杨苷的醋酸缓冲液､蛋白胨､牛肉膏等｡1.1.4主要仪器立式电热压力蒸汽灭菌锅,上海中安医疗器械厂生产;LRH-250生化培养箱,上海一恒科技有限公司生产;D-78532台式冷冻离心机,德国Hettich 公司生产;UV-7504紫外可见分光光度计,上海欣茂仪器有限公司生产;SW-CJ-1B 型单人单面净化工作台,苏州净化设备有限公司生产;电子天平,赛多利斯科学仪器(北京)有限公司生产;HH-4数显恒温水浴锅,山东鄞城科源仪器设备厂生产;远红外快速恒温干燥箱,上海跃进医疗器械厂生产｡1.2方法1.2.1纤维素酶产生菌的分离､纯化和初筛马铃薯瓢虫饥饿24 h后,无菌条件下在75%酒精中表面消毒2 min,去离子水漂洗3次,采用稀释平板法分离肠道菌｡待菌长出后用无菌牙签挑选单菌落于刚果红纤维素鉴定培养基上影印2~3皿,37℃下培养2~3 d｡取其中1皿采用刚果红染色法鉴定其产酶能力[11]｡对产生透明圈的菌株进行测量并记录D/d值(D为透明圈直径,d为菌落直径,下同),挑选D/d值大于1的菌株作为初筛菌种,通过连续划线法,分离纯化｡得到的初筛菌株转接到保藏斜面,4℃条件下保藏备用｡1.2.2纤维素酶产生菌的复筛将初筛到的菌株活化后接种于30/250 mL(250 mL 三角瓶装30 mL培养液,下同)种子培养基中,37℃､180 r/min摇床培养过夜｡以2%接种量转接于30/250 mL产酶培养基中,37℃､180r/min培养2~3 d,10 000 r/min冷冻离心10 min,取上清液测定酶活,筛选产纤维素酶最高的菌株｡1.2.3酶活力测定测定方法参照文献[12-16]修正得到｡1)标准曲线绘制｡反应的总体系为3.5 mL,1 mg/mL葡萄糖溶液和去离子水共2 mL,DNS试剂1.5 mL｡取10支试管编号分别为1~10｡分别吸取0､0.2､0.4､0.6､0.8､1.0､1.2､1.4､1.6､1.8 mL葡萄糖溶液至1~10号试管中;然后分别吸取2.0､1.8､1.6､1.4､1.2､1.0､0.8､0.6､0.4､0.2 mL去离子水至相应的1~10号试管中｡向1~10号试管中分别加入1.5 mL DNS试剂｡将上述试管一同沸水浴5 min,冷却后稀释至10 mL,在540 nm下用分光光度计测吸光值,绘制葡萄糖标准曲线｡2)内切葡聚糖酶活力(CMCase activity,CMCA)测定｡取4支干净试管,编号(分别为1~4)后加入1.5 mL底物溶液,并向1号试管中加入1.5 mL DNS溶液以钝化其中的纤维素酶,作为空白对照,比色调零｡4支试管置于50℃水浴中预热5 min,再加入0.5 mL酶液(液体发酵液的离心上清液),50℃水浴30 min后立即向2､3､4号试管加入1.5 mL DNS溶液以终止酶反应｡充分摇匀后沸水浴5 min,取出冷却后,加入去离子水定容至10 mL,充分混匀｡以1号试管为空白对照,540 nm测吸光值,2､3､4号3支试管数值取平均值｡3)滤纸酶活力(FPA)测定｡方法同上,将底物溶液换成1 mL缓冲液和50 mg滤纸,加入的酶液量为1 mL,反应时间为1 h｡4)β-葡萄糖苷酶活力(BGL)的测定｡方法同上,将底物溶液换成1.5 mL含0.05%水杨苷的醋酸缓冲液,反应时间为1 h｡5)酶活定义｡在上述条件下,1 mL粗酶液所产生的1 μg葡萄糖定义为一个酶活力单位(U)｡以上的测定中均已扣除了粗酶液中所含有的还原糖量｡1.2.4产纤维素酶菌株的鉴定①菌株的形态特征:菌株平板培养2~3 d,观察菌落形态特征,菌体形态经染色(革兰氏染色､鞭毛染色､芽孢染色等)后,于显微镜的100倍油镜下观察并照像｡②菌株的生理生化特性:生理生化试验包括糖发酵试验､V. P试验､甲基红试验､吲哚试验､柠檬酸盐利用试验､淀粉水解试验､明胶水解试验等｡1.2.5产酶条件的优化对复筛得到的菌株进行产酶条件的优化试验｡1)摇瓶生长曲线的测定｡在基础培养基的基础上,对复筛得到的菌株测定其在摇瓶培养中的生长曲线和产酶曲线,考察菌体生长状况与菌株产酶能力在时间上的相关性｡2)接种量的确定｡将培养12 h的种子液分别以1%､2%､3%､4%､5%､6%､7%､8%､9%､10%､11%､12%､13%､14%､15%､16%的接种量转接入30/250 mL产酶培养基中,置于37℃,180 r/min摇床培养,测定酶活,考察不同接种量对菌株产酶的影响｡3)培养基成分的优化｡①碳源种类对菌株产酶的影响:分别以1%的CMC-Na､葡萄糖､蔗糖､乳糖､酵母膏､牛肉膏､酵母粉､麦芽浸粉､秸秆汁､米糠作为碳源,摇瓶培养后测定酶活,考察碳源种类对菌株产酶的影响｡②氮源种类对菌株产酶的影响:分别以1%的(NH4)2SO4､NH4NO3､KNO3､蛋白胨､尿素､酵母膏､酪蛋白胨作为氮源,以1%葡萄糖作为碳源,摇瓶培养后测定酶活,考察氮源种类对菌株产酶的影响｡③NaCl浓度水平对菌株产酶的影响:在原始液体产酶培养基的基础上分别加入0.1%､0.2%､0.3%､0.4%､0.5%､0.6%､0.7%､0.8%､0.9%､1.0%的NaCl,摇瓶培养后测定酶活,考察NaCl浓度水平对菌株产酶的影响｡④底物(CMC-Na)浓度水平对菌株产酶的影响:在原始液体产酶培养基的基础上分别加入0.1%､0.2%､0.3%､0.4%､0.5%､0.6%､0.7%､0.8%､0.9%､1.0%的CMC-Na,摇瓶培养后测定酶活,考察底物浓度水平对菌株产酶的影响｡⑤根据上述试验得到的最适培养基组成,选取L9(34)型正交表设计正交试验,试验因素和水平见表1,以上清液酶活大小为指标,选择最优培养基组成｡2结果与分析2.1纤维素酶产生菌的初筛采用刚果红染色法从瓢虫肠道中分离纯化得到16株透明圈较大的细菌,细菌编号及其D/d值分别为:B-1,6.167;B-35,5.667;B-11,5.000;B-19,4.750;B-9,4.000;B-26,3.750;B-37,3.000;B -27,1.833;B-53,3.000;B-47,2.714;B-36,2.667;B-42,2.571;B-32,2.500;B-46,2.429;B-1 2,2.083;B-10,1.420｡2.2纤维素酶产生菌的复筛对初筛得到的16株菌株进行摇瓶复筛,以CMCA为指标,筛选出B-12､B-10､B-53､B-11等4株产纤维素酶活力较高的菌株,CMCA(3次测定的平均值)分别为76.85､68.85､53.94､71.27 U/mL｡菌株B-12的CMCA最高,该菌株用以后续的试验｡2.3DNS法葡萄糖标准曲线葡萄糖标准曲线如图1所示,得到方程y=0.916 9x-0.110 4,r2=0.991 4｡2.4菌株B-12的初步鉴定2.4.1形态特征菌株B-12在牛肉膏蛋白胨琼脂培养基上菌落较大､圆形､边缘整齐､不透明､乳白色､微隆起､湿润､生长较快｡显微镜观察细胞呈杆状,两头稍平;周生鞭毛,革兰氏染色呈阳性;芽孢椭圆形或柱状,中生或偏端生,芽孢囊不膨大｡2.4.2生理生化特征V.P反应为阴性,吲哚反应､甲基红反应为阳性｡该菌株可利用葡萄糖产酸,能水解淀粉,分解明胶,不能利用柠檬酸盐｡结合形态特征和生理生化特征,参考《伯杰细菌鉴定手册》第八版,将菌株B-12鉴定为芽孢杆菌属(Bacillus sp.)｡2.5产酶条件的优化2.5.1摇瓶生长曲线的确定在原始培养基基础上从发酵开始至72 h,连续取样,在600 nm下测定生物量,离心后取上清液测定酶活,得到与时间相关的该菌株的生长曲线以及产酶曲线(图2､图3)｡由图2､图3可知,在3 h左右菌株进入对数生长期,16 h左右菌株生长开始进入稳定期,44 h以后开始进入衰亡期｡CMCA､FPA､BGL开始时增长较为缓慢,CMCA､BGL在44 h时达到最大值,FPA在47 h时达到最大,综合考虑将最佳培养时间定为44 h｡总体趋势表明菌株B-12的产酶能力与菌体生长状况有耦连相关性｡在44 h时CMCA为102.694 U/mL,FPA为7.187 U/mL,BGL为14.593 U/mL｡2.5.2不同接种量对菌株酶活力的影响不同接种量对菌株酶活力的影响结果见图4｡综合考虑,在接种量为6%时3个酶活指标均较高,CMCA为73.901 U/mL,FPA 为8.232 U/mL,BGL为7.140 U/mL｡因此最佳接种量选择6%｡2.5.3不同碳源对菌株B-12酶活力的影响碳源对微生物生长代谢的作用主要是提供细胞碳架､细胞生命活动所需的能量以及合成产物的碳架｡根据微生物所能产生的酶系不同,不同的微生物可利用的碳源不同｡在产酶培养基的基础上改变不同的碳源检测菌株B-12的产酶情况｡由图5可知,不同种类的碳源对菌株产纤维素酶影响不同,其中麦芽浸粉作为碳源时3个酶活指标均较高,CMCA为74.592 U/mL,FPA为6.778 U/mL,BGL为7.667 U/mL｡因此确定麦芽浸粉作为菌株B-12的产酶培养基的适宜碳源｡2.5.4不同氮源对菌株酶活力的影响氮源是合成菌体蛋白质､核酸及其他含氮化合物的重要组成成分｡不同种类的氮源对菌株的产酶影响结果见图6｡当KNO3作为氮源时,3个酶活指标均较高,CMCA为230.080 U/mL,FPA为101.636 U/mL,BGL 为93.009 U/mL｡因此确定该菌株的产酶培养基的适宜氮源为KNO3(图6)｡2.5.5NaCl浓度对菌株酶活力的影响试验设置了0.1%､0.2%､0.3%､0.4%､0.5%､0.6%､0.7%､0.8%､0.9%､1.0%等10个NaCl浓度梯度,在不同NaCl浓度下测定纤维素酶的3个酶活指标｡由图7可知,当NaCl浓度为0.2%时,CMCA活性最高,为75.137 U/mL,FPA和BGL活性相对较高,分别为5.533 U/mL和7.485 U/mL｡因此,NaCl浓度为0.2%时菌株B-12的酶活较大｡2.5.6底物(CMC-Na)含量对菌株酶活力的影响试验测定CMC-Na不同添加量(0.1%､0.2%､0.3%､0.4%､0.5%､0.6%､0.7%､0.8%､0.9%､1.0%)时菌株B-12的产酶水平｡由图8可知,当CMC-Na浓度达到0.2%时,CMCA活性最高,为90.043 U/mL,FPA和BGL活性相对较高,分别为7.287 U/mL和7.213 U/mL;表明菌株B-12适宜底物(CMC-Na)浓度为0.2%｡2.5.7最适培养基组成确定选取L9(34)型正交表设计正交试验,以上清液酶活大小为指标,选择最优培养基组成｡对正交试验结果进行极差分析(表2)可以发现对于CMCA酶活而言,主要因素的影响顺序为:麦芽浸粉>NaCl>KNO3>CMC-Na,最佳组合为:1.25%麦芽浸粉､1.0% KNO3､0.1% NaCl､0.2% CMC-Na｡对于FPA酶活,主要因素的影响顺序为:CMC-Na>NaCl>KNO3>麦芽浸粉,最佳组合为:1.25%麦芽浸粉､1.5% KNO3､0.2% NaCl､0.1% CMC-Na｡对于BGL酶活,主要因素的影响顺序为:KNO3>CMC-Na>麦芽浸粉>NaCl,最佳组合为:1.25%麦芽浸粉､1.5% KNO3､0.2% NaCl､0.1% CMC-Na｡综合考虑,最终确定最佳培养基配方为:1.25%麦芽浸粉,1.5%KNO3,0.2%NaCl,0.1% CMC-Na｡此时,CMCA､FPA和BGL分别为111.710 U/mL､35.017 U/mL和116.799 U/mL,较菌株培养44 h时的酶活分别提高了8.78%､387.23%和700.38%｡3讨论利用刚果红平板法初筛得到的透明圈比值大的菌株,其酶活并不一定高｡试验中我们发现菌株B-1的透明圈比值高达 6.167,而菌株B-12的透明圈比值仅为2.083,但从摇瓶发酵复筛结果看,菌株B-12的酶活要高于B-1的｡因此,在筛选纤维素酶高产菌株时,摇瓶发酵复筛是必要的｡我们首次从马铃薯瓢虫肠道中分离得到多株产纤维素酶肠道菌并筛选到1株酶活性较高的菌株B-12,产酶条件经优化后,其CMCA为111.710 U/mL,FPA为35.017 U/mL,BGL为116.799 U/mL｡而采用同样的酶活测试方法,林祥木等[17]从土壤中分离得到的最好的菌株其CMCA为36 U/mL,FPA为31 U/mL,BGL不足41 U/mL｡昆虫是地球生物圈中已知种类最多的一群生物[18,19],昆虫种类､数量及分布范围的多样性意味着昆虫肠道菌的多样性[20]｡研究表明昆虫肠道菌是微生物新种的潜在资源[21,22]｡因此,昆虫肠道菌可能是新高产纤维素酶的广泛来源,而从昆虫肠道菌分离产纤维素酶菌还鲜有报道,亟待研究开发｡参考文献:[1] TOMME P, WARREN R A J, GILKES N R. 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产纤维素酶细菌的筛选及培养一、筛选步骤1、菌种的采集采集山上距湿润的表层10cm处的土壤样本40g左右，用研钵研成粉末称取1g样本加入灭菌的250mL锥形瓶中，加入99mL无菌水摇匀静置。

2、菌种初筛（1）按照配方配制200mL CMC培养基，取1 X 250mL空锥形瓶和6 X 15mL试管，塞上棉塞并用报纸、棉线包扎，用报纸、棉线将试管包扎成一捆；取12套培养皿码齐包扎。

将上述器材与培养基、无菌水121℃高压蒸汽灭菌20min。

（2）于无菌台上倒9个CMC培养基备用。

（3）另取6支15mL经灭菌的试管，用移液枪吸取土壤溶液（上清液）1.000mL加入1号试管，加无菌水9.000mL。

混匀后吸取1.000mL 加入2号试管，重复上述操作，进行6次梯度稀释。

（4）待CMC培养基冷却后，在超净工作台分别吸取104、105、106倍稀释液0.100mL于CMC培养基上稀释涂布，每种稀释液涂布三份。

（5）将上述培养基置于37℃培养箱中培养24小时，标记菌落并记录各菌落形态（菌落高度、质地、颜色、气味、着生状态、边缘及表面纹理等）。

（6）配制200mL刚果红家别培养基，与三套培养皿一起121℃灭菌20min。

（7）在无菌操作台上倒3个鉴别培养基备用。

（8）将各菌落用牙签接种到冷却了的刚果红鉴别培养基上，37℃培养24h，挑选5株透明圈直径与菌落直径比最大的菌株进行摇瓶复筛。

3、菌种复筛（1）配制500mL基础发酵培养基，分装到5只250mL的锥形瓶中，121℃高压蒸汽灭菌20min。

（2）将初筛得到的菌株用接种环接种于液体培养基上（2环），37℃、150r/min下培养2—3天，转入4℃冰箱保藏。

二、培养方法1清洗实验器具2灭菌3配培养基（纤维素作唯一能量源的培养基）4倒平板 +选择培养原菌（可能会用摇床）5稀释菌样6涂布平板或平板划线7放入恒温箱（调制均适宜的温度）12-24h ，之后就可以收获细菌了8观察记录（数量、分布等）三、培养基种类及其组成1、初筛CMC培养基：CMC 5g、蛋白胨1 g、FeSO4·7H2O 0.005 g、NaCl 0.25g、琼脂粉10g 于1000mL锥形瓶中加蒸馏水至500mL、调节pH 7．2～7．6，加棉塞121℃灭菌20min。

产纤维素酶菌及其筛选改良方法研究进展产纤维素酶菌是一类能够分解纤维素的微生物。

纤维素酶具有重要的工业应用价值，可以用于生产生物燃料、食品添加剂、饲料酶和纸浆加工等。

研究纤维素酶菌及其筛选改良方法对于提高纤维素酶的产量和活性具有重要意义。

纤维素酶菌主要包括细菌、真菌和原生动物等。

细菌是目前研究的重点，主要有属于泛菌纲的革兰氏阴性细菌和厌氧细菌、属于革兰氏阳性细菌的放线菌等。

真菌中的木霉属和曲霉属是常见的纤维素酶产生菌。

原生动物中的淀粉硬蛋白原核为革兰氏阳性细菌，同样具有较高的纤维素酶产生能力。

纤维素酶菌的筛选方法可以分为传统筛选和基因工程筛选两大类。

传统筛选主要通过菌落特征、纤维素酶活力和酶促介质分析等方法来确定纤维素酶产生菌。

基因工程筛选主要利用纤维素酶基因在基因库中的表达情况进行筛选。

目前，纤维素酶菌的改良方法主要包括传统遗传改良和基因工程改良两种。

传统遗传改良主要包括辐射诱变、化学诱变和选择性培养等方法。

辐射诱变是通过辐射来引发细菌基因突变，从而获得新的纤维素酶产生菌。

化学诱变则是通过化学物质来诱发细菌基因的突变。

选择性培养是在特定的培养基中培养纤维素酶产生菌，然后通过对菌群的筛选来获得高产菌株。

基因工程改良主要是通过将高效纤维素酶基因导入到微生物中，从而提高纤维素酶的产量和活性。

常用的基因工程改良方法包括限制性酶切、DNA连接、转化和表达等。

限制性酶切是通过酶切酶将目标基因切割成特定长度的DNA片段。

DNA连接是将目标基因片段连接到载体DNA上，形成重组DNA。

转化则是将重组DNA导入到宿主细胞中。

表达是使宿主细胞能够表达目标基因所编码的纤维素酶。

产纤维素酶菌及其筛选改良方法的研究进展主要包括纤维素酶菌的分类研究和筛选方法的改良研究。

通过对纤维素酶菌的筛选和改良，可以提高纤维素酶的产量和活性，为纤维素酶的工业应用提供技术支持。

未来的研究将更加注重基因工程筛选和改良方法的研究，以提高纤维素酶的产量和活性。

纤维素酶的生产工艺纤维素酶是一种能够分解纤维素的酶类，具有重要的工业应用价值。

纤维素酶的生产工艺包括菌种选育、发酵及提取纯化等关键步骤，下面将详细介绍纤维素酶的生产工艺。

首先，菌种选育是纤维素酶生产的第一步。

通过筛选和优化培养基，选择出高纤维素酶产量的菌株。

常用的纤维素酶产生菌株有波形菌、木霉菌和酿酒酵母等。

菌种选育的关键是选用适合产酶的菌株，并通过优化培养条件提高其产酶能力。

其次，发酵是纤维素酶生产的核心环节。

在发酵过程中，需要使用适当的培养基和优化的培养条件来促进菌株产酶。

一般来说，纤维素酶的发酵培养基由碳源、氮源、矿盐和调节因子等组成。

常用的碳源有纤维素、纤维素水解物和木质素等。

氮源可以选用蛋白质类物质，如小麦麸、大豆粉等。

矿盐和调节因子的添加能够提供微量元素和调节酵素活性。

发酵过程中，温度、pH值、氧气供应和搅拌速度等因素对纤维素酶产率和品质都有一定的影响。

一般来说，合适的发酵温度可以提高纤维素酶活性，一般控制在30-37摄氏度之间。

pH值的调节能够影响酵素的稳定性和活性，一般来说，纤维素酶的产酶pH值为4.5-6.0。

氧气供应和搅拌速度的调节能够改善酵素产量和分布均匀性。

最后，提取纯化是纤维素酶生产的最后一步。

通过离心、超滤和柱层析等技术，将发酵液中的纤维素酶分离纯化。

离心可以去除菌体和固体颗粒等杂质，超滤可以去除大分子物质和溶液中的杂质。

柱层析则是根据酶的特性和亲和性选择性吸附和洗脱，以获得高纯度的酶制剂。

综上所述，纤维素酶的生产工艺包括菌种选育、发酵及提取纯化三个关键步骤。

这些工艺的优化和提高可以提高纤维素酶的产量和品质，进一步推动纤维素酶的工业应用。

纤维素酶在生物质转化、饲料添加剂和纺织等领域具有广阔的市场前景。

产纤维素酶菌及其筛选改良方法研究进展一、引言纤维素是一种生物质资源中丰富的多糖类化合物，广泛存在于植物细胞壁中。

纤维素降解酶能够有效地将纤维素降解为可发酵的糖类产物，为生物质能源的利用提供了重要的基础。

纤维素降解酶主要由细菌、真菌、古菌和原生生物等微生物产生，其中以细菌和真菌产纤维素降解酶的应用研究最为广泛。

随着生物质资源的大规模利用和生物技术的不断发展，产纤维素酶菌及其筛选改良方法的研究备受关注。

在这一领域，通过对产纤维素酶菌菌株的采集、筛选及相关基因工程技术的应用，可以大大提高纤维素降解效率，为生物质能源的利用提供重要的技术支撑。

本文将从产纤维素酶菌的筛选及改良方法研究进展方面进行综述，以期为该领域的研究提供一定的指导和参考。

二、产纤维素酶菌菌株的筛选1. 野生菌株的采集与筛选产纤维素酶菌的筛选工作通常以野生菌株的采集和筛选为起点。

在自然界中，各种微生物对纤维素的降解能力普遍存在，因此通过对各种环境样品的采集和分离，可以筛选到具有较强纤维素降解能力的细菌或真菌菌株。

这种筛选方法具有样品来源广泛、种类多样等优点，但也存在筛选周期长、效率低等不足之处。

2. 高通量筛选技术为解决野生菌株筛选效率低下的问题，研究人员逐渐引入高通量筛选技术。

通过构建含有纤维素降解酶检测基因的高通量筛选系统，可以实现对大量菌株的快速筛选。

这种筛选方法大大缩短了筛选周期，提高了筛选效率，为产纤维素酶菌的有效筛选提供了重要手段。

三、产纤维素酶菌的改良方法1. 遗传工程改良采用遗传工程方法对产纤维素酶菌进行改良是目前应用较为广泛的方法之一。

通过对纤维素降解酶相关基因进行工程改造，可以提高其纤维素降解能力、稳定性和耐受性等性能。

通过引入纤维素降解酶基因的多拷贝、异源基因导入以及克隆表达等策略，可以显著提高纤维素降解酶的活性和产量。

2. 自然选择改良除了遗传工程改良方法，自然选择改良也是一种重要的改良手段。

在传统发酵工艺中，通过长期连续传代培养和诱变育种等方法，可以获得具有良好纤维素降解性能的高产菌株。

纤维素酶产生菌的筛选、分离一、实验原理由于刚果红可以跟大分子多糖牢固结合，产生红色复合物，而纤维素是大分子多糖，因此跟刚果红可以牢固地结合；纤维素酶产生酶可以分泌的纤维素酶，可以使平板中的纤维素降解成小分子糖，那么刚果红就无法与小分子糖结合，就被洗脱下来，呈现透明圈，由此来判别是否有纤维素产生菌，并对其筛选，纯化，分离，保存。

二、仪器与试剂1、仪器：烧杯、称量纸、药勺、锥形瓶、玻璃棒、电光分析天平、酒精灯、培养皿、恒温箱、高压蒸汽灭菌锅、1ml和10ml移液管、吸耳球、试管、ph试纸或PH计、纱布、棉花、绳子、标签、涂布棒、摇床培养箱、报纸。

2、试剂：无菌水、0.9%生理盐水、氢氧化钠溶液、盐酸溶液、CMC-Na筛选培养基：（CMC-Na 0.5g、蛋白胨0.5g、磷酸二氢钾0.1g 、七水硫酸镁0.05g、酵母粉0.05g、琼脂1.5g、水100ml、PH调节为7.0），滤纸条培养基：（滤纸条 0.5g、蛋白胨0.5g、磷酸二氢钾0.1g 、七水硫酸镁0.05g、酵母粉0.05g、琼脂1.5g、水100ml、PH调节为7.0）CMC-Na刚果红鉴定培养基：（CMC-Na2.0g/l 、硫酸铵2 g/l 、七水硫酸镁0.5、磷酸氢二钾1 g/l、氯化钠0.5 g/l、刚果红0.2 g/l、琼脂0.2 g、PH7.0）。

三、实验步骤1、土样的采集为获得纤维素酶产生菌，土样的采集要在富含纤维素的环境中进行，这是因为在纤维素含量丰富的环境中，通常会聚集较多的分解纤维素的微生物，应采集学校树木下用于堆肥的树叶腐烂泥样及表层泥土为样品,因此样品含纤维素酶产生菌，取样时，由于细菌绝大多数分布在距地表约3~8cm的土壤层，要先除去表层土，再用瓶子对土壤进行采样，土壤保存时间不宜超过12小时。

2、培养基的配制、分装灭菌及其他材料的准备CMC-Na分离培养基和滤纸条培养基的配制：根据培养基配方，准确称取各组分于烧杯中，加入适量蒸馏水，并对其加热、搅拌、溶解，最后加蒸馏水至100ml刻度线，调节ph至7.0；分装、制作斜面培养基：将制备好的两种培养基分装到试管中（1/5），每种培养基装两个试管，加上棉花塞，包扎，灭菌，摆斜面；贴上标签（组别，姓名，培养基名称）；将剩余的培养基分别装到两个三角瓶中，包扎，灭菌：3、土壤菌悬液的配制、移取及培养称取5g土壤样品，按无菌操作，将样品放入装有45ml无菌生理盐水的烧杯中，振荡10min左右，制成的土壤菌悬液；并将菌悬液用无菌移液管各移取5ml至CMC-Na和滤纸条培养基中，于28度摇床培养一周。

高温纤维素酶产生菌的筛选、鉴定及其基因克隆和酶学性质研究的开题报告一、研究背景和意义纤维素是一种来源广泛、丰富的可再生能源，但其生物降解度较低。

纤维素酶是纤维素降解的关键酶系统。

目前，高温纤维素酶已经在生物质转化、饲料、生物能源等领域得到了广泛应用。

因此，寻找高效纤维素酶产生菌及其酶基因的克隆和酶学性质研究具有重要意义。

二、研究内容和方法1.高温纤维素酶产生菌的筛选和鉴定采用土壤和沼渣等环境样品为基础，结合培养基成分的优化和筛选条件的优化，筛选高温产酶能力强的菌株。

鉴定菌株的种属和亲缘关系。

2.高温纤维素酶基因的克隆采用基因克隆技术，提取产酶菌株的基因组DNA，设计特异性引物，扩增出目标基因。

将目标基因克隆至表达载体中，转化胞外表达宿主菌株。

3.高温纤维素酶的酶学性质研究分离、提纯转化菌株中的高温纤维素酶，研究其在不同温度、pH和反应体系条件下的酶学性质，如催化效率、稳定性、底物特异性等。

三、预期结果及意义1.确定出高产高温纤维素酶的产酶菌株；2.克隆到目标基因，并对其进行序列分析和功能预测；3.测定纤维素酶的酶学性质，为纤维素降解及工业应用提供理论和实践基础。

四、研究进度计划1.第1~3月：高温纤维素酶产生菌的筛选和鉴定2.第4~6月：高温纤维素酶基因的克隆和序列分析3.第6~9月：高温纤维素酶的酶学性质研究和性质分析4.第9~12月：论文写作和期末答辩准备五、研究经费预算1.实验室材料费：6000元2.分子生物学试剂费：8000元3.序列分析和生物信息学软件费：5000元4.动物实验费：2000元5.其他杂费：2000元共计：23,000元。

一种纤维素酶的制备方法纤维素酶是一种专门分解植物纤维素的酶类，广泛应用于纸浆和纺织工业中。

纤维素酶的制备方法多种多样，下面我将介绍一种常用的酶的制备方法。

纤维素酶的制备方法一般分为两个主要步骤：菌种培养和酶的提取。

1.菌种培养：首先，选择一种能够产生纤维素酶的菌株。

这可以通过文献检索或从已经存在的菌株库中筛选。

通常，属于真菌和细菌的一些物种被发现具有高效的纤维素酶产生能力。

然后，将菌株转移到适合其生长的培养基中。

常见的培养基包括固体培养基和液体培养基。

固体培养基由琼脂或明胶作为凝胶形成剂，能够支持菌株的生长。

而液体培养基则需要添加合适的碳源、氮源和矿物质等，来提供菌株所需的营养物质。

接下来，将菌株培养在适当的温度和pH条件下。

温度和pH值是微生物生长的两个主要因素，可以通过试验确定最佳的培养条件。

通常，温度在30-37摄氏度之间，pH值保持在4-7之间是较为常见的培养条件。

培养过程中，应定期检测菌株的生长情况。

可以通过观察培养液的浑浊度和粘度变化，以及菌落的形态和生长速率等指标来评估。

一般来说，菌株的生长速度较快，对培养基的颜色和气味没有明显的负面影响，可以认为是良好的培养结果。

2.酶的提取：当菌株培养到合适的生长期后，可以开始进行酶的提取。

一般包括以下步骤：首先，将培养液和菌株分离开。

这可以通过离心来实现。

将远离菌株的清液收集，并去除其中的杂质。

接下来，利用适当的方法将纤维素酶从培养液中提取出来。

常用的方法有四种：悬浮沉降、溶解沉淀、凝胶过滤和离子交换等。

根据所采用的方法和设备的不同，在提取过程中可能会使用温度、pH调节剂、盐溶液、有机溶剂等。

最后，对提取的纤维素酶进行纯化。

为了得到高纯度的酶，可以使用各种方法，如电泳、柱层析、透析等。

这些方法可根据酶的性质和要求进行选择。

需要说明的是，制备纤维素酶的具体方法会根据不同的菌株和应用领域的要求而有所不同。

因此，在实际操作过程中，应根据实际情况进行调整和优化。