一株高效降解纤维素的微生物菌株BF-1801制造技术

本发明专利技术属于微生物领域，具体公开了一株高效降解纤维素的微生物菌株BF‑1801及其应用。所属微生物菌株BF‑1801为坚强芽孢杆菌Bacillus firmus，其保藏编号是CGMCC No.16869(中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心)。菌株BF‑1801以玉米秸秆为底物时，纤维素降解率为45.05％，半纤维降解率为31.35％；β‑葡萄糖苷酶﹑内切葡聚糖酶酶和外切葡聚糖酶的酶活力分别为2.12ug/ml.min﹑0.617ug/ml.min和0.442ug/ml.min。将玉米秸秆和沙柳经过碱预处理(10％NaOH，80℃处理180min)后，玉米秸秆的纤维素降解率和半纤维素降解率分别达到48.70％和77.23％；沙柳的纤维素降解率和半纤维素降解率分别达到42.67％和89.33％。该菌发酵后可产乳酸和乙酸。该菌株能够对富含纤维素的农业废弃物进行发酵降解，提高了生物质资源的利用率，有明显的经济和生态意义。

A Microbial Strain BF-1801 with High Cellulose Degradation Efficiency

【技术实现步骤摘要】
一株高效降解纤维素的微生物菌株BF-1801
本专利技术属于微生物领域，具体地说，涉及一株高效降解纤维素的微生物菌株及其应用。
技术介绍
进入二十世纪以来，尤其是第二次世界战争以后，石油和煤炭在世界经济的发展中发挥着巨大的作用。但是，以石油和煤炭作为主要能源产生了严重的环境污染。另外，作为不可再生能源，石油和煤炭的储量有限，能源枯竭危机也困扰着人类。化石能源的衰竭以及全球对温室气体排放引起的环境问题的日渐关注，让节约能源、提高能源利用率及开发利用可再生能源成为世界能源的主旋律。生物质能源由生物质加工而成，被视为环境友好型能源，不仅能缓解能源供给矛盾，对于应对全球气候变化及可持续性发展都有着积极的推动作用。纤维素是自然界中含量最多的碳水化合物，每年有89％的生物质能未能被利用或者未能被有效利用(比如直接焚烧)。如果可以将这部分生物质可再生资源转变成可直接利用的能源，不仅可以减轻农林业废弃物对环境的污染达到保护环境的目的，更是对能源危机的缓解起到了重要的作用。我国是一个传统的农业大国，每年有7亿吨作物秸秆、2亿吨林地废弃物、25亿吨畜禽粪便及大量有机废弃物，另外有1亿多公顷(稍少于现耕地面积)不宜垦为农田，但可种植高抗逆性能源植物的边际性土地。这些农林废弃物和边际性土地，为生物质产业提供了原料保障。近年来政府高度重视生物质转化发展和研究，颁布了《可再生能源产业发展指导目录》、《可再生能源法》等法规条例并制定了《可再生能源中长期发展规划》，大力发展可再生能源。生物质资源和能源将成为势不可挡的时代潮流，生物炼制提供了一条过渡到更节能环保和可持续发展的生物能源经济时代的途径。能够降解木质纤维素的微生物种类繁多且分布广泛，它们可以将木质纤维材料转化为无机和有机化合物，如乙醇、乙酸、丙酸、丁酸、二氧化碳和甲烷等。微生物降解纤维素是通过纤维素降解酶系的酶解作用。根据纤维素酶的结构特征和理化性质，一般纤维素酶包括内切葡聚糖酶(Endoglucanase，EC3.2.1.4，简称EG)、纤维二糖水解酶(Cellobiohydrolase，EC3.2.1.91，又称外切葡聚糖酶，简称CBH)和β-葡萄糖苷酶(β-Glucosidase，EC3.2.1.21，简称BGL)。纤维素酶主要是由微生物发酵而产生，纤维素酶作为一种可以降解纤维素的生物催化剂，在食品工业﹑畜牧业、纺织业、医药、生物转化和环境保护等行业中应用十分广泛。因此，筛选高效降解纤维素的菌株是进行生物质资源化利用和获得稳定纤维素酶的根本措施。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一株纤维素降解菌株BF-1801(Bacillusfirmus)，保藏于中国普通微生物菌种保藏管理中心(地址：北京市朝阳区北辰西路1号院3号，中国科学院微生物研究所。邮编：100101)。保藏日期为：2018年12月05日，保藏编号为：CGMCCNo.16869。本专利技术还提供了菌株BF-1801在纤维素降解中的应用。本专利技术还提供了菌株BF-1801的最适生长温度为35-37℃，最适生长pH为6.0；以玉米秸秆为底物时，纤维素降解率为45.05％，半纤维降解率为31.35％；β-葡萄糖苷酶酶活力为2.12ug/ml.min，内切葡聚糖酶酶活力为0.617ug/ml.min，外切葡聚糖酶酶活力为0.442ug/ml.min，酶活力最适温度为37℃，最适pH为6.0。本专利技术还提供了将玉米秸秆和沙柳经过碱预处理(10％NaOH，80℃处理180min)后，玉米秸秆的纤维素降解率达到48.70％，半纤维素降解率达到77.23％；沙柳的纤维素降解率达到42.67％，半纤维素降解率达到89.33％。本专利技术还提供了一种生产纤维素酶的方法，是用上述的菌株BF-1801发酵来制备纤维素酶。本专利技术通过优化菌株BF-1801的培养条件，在以玉米秸秆为底物时，可获得较高的纤维素降解率和半纤维素降解率(纤维素降解率为45.05％，半纤维降解率为31.35％)，且稳定性较好。所述菌株BF-1801可广泛应用于降解纤维素和纤维素酶的生产，应用前景广阔。这是首次发现Bacillusfirmus具有纤维素降解能力。附图说明图1：菌株BF-1801最适生长pH值。图2：菌株BF-1801最适生长温度。图3：菌株BF-1801纤维素酶活力。图4：以玉米秸秆为底物时，经菌株BF-1801发酵后的纤维素降解率﹑半纤维素降解率与发酵产物。图5：将玉米秸秆和沙柳经过碱预处理(10％NaOH，80℃处理180min)后，经菌株BF-1801发酵后的纤维素降解率与半纤维素降解率。具体实施方式实施例1：菌株BF-1801的培养活化菌株BF-1801来源于牛瘤胃，从牛瘤胃中筛选后利用以下发酵培养基和培养条件进行培养活化。液体培养基(10ml)：(1)基础培养基(5ml)：每50mL含NaHCO30.5g，蛋白胨0.1g，酵母提取粉0.1g；(2)矿物质液A(1.65mL)：每50mL含KH2PO40.15g，(NH4)2SO40.15g，NaCl0.3g，CaCl2·2H2O0.02g，MgSO4·7H2O0.029g；(3)矿物质液B(1.65mL)：每50mL含K2HPO4·3H2O0.198g；(3)半胱氨酸盐酸盐0.015g，葡萄糖0.05g往配制好的液体培养基里按照5％的比例接入保存好的菌株。放入恒温振荡培养箱，37℃，180r/min活化培养。固体培养基：(1)基础培养基(2.5ml)：每50mL含NaHCO30.5g，蛋白胨0.1g，酵母提取粉0.1g；(2)矿物质液A(0.825mL)：每50mL含KH2PO40.15g，(NH4)2SO40.15g，NaCl0.3g，CaCl2·2H2O0.02g，MgSO4·7H2O0.029g；(3)矿物质液B(0.825mL)：每50mL含K2HPO4·3H2O0.198g；(3)半胱氨酸盐酸盐0.0075g，琼脂0.1g，刚果红0.002g，羧甲基纤维素钠0.025g。在Hungate滚管中进行培养，放入恒温培养箱，37℃培养。1.1菌种鉴定：对菌株进行16SrDNA扩增测序，然后将测序结果在NCBI-BLAST进行比对。1.2菌株BF-1801最适生长pH的测定：将菌种以5％比例分别接入pH为5.0，6.0，7.0，8.0，9.0的液体培养基中，置于恒温振荡培养箱中37℃培养至对数期，每组三个平行样，测定每组菌液的OD540。即可确定菌种的最适生长pH。1.3菌株BF-1801最适生长温度的测定：将LM和BF两株菌以5％比例分别接入pH为6.0的液体培养基中，分别置于27℃，32℃，37℃，42℃，47℃的恒温振荡培养箱中培养至对数期，每组三个平行样，测定每组菌液的OD540。即可确定菌种的最适生长温度。实施例2：菌株BF-1801纤维素酶活力的测定2.1菌株BF-1801β-葡萄糖苷酶酶活力测定方法：取1.0的粗酶液，加入2.0ml0.5％的水杨苷溶液，50℃水浴10min后，加入1mlDNS试剂，充分混合在沸水浴中煮沸5min，冷却后用蒸馏水稀释至20ml，用分光光度计于波长530nm处测定吸光度值OD530，以加热灭活的粗酶液按照同样方法处理作为空白。2.2菌株BF-1801本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一株坚强芽孢杆菌(Bacillus firmus)菌株BF‑1801，保藏编号为：CGMCC No.16869(中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心)。

【技术特征摘要】
1.一株坚强芽孢杆菌(Bacillusfirmus)菌株BF-1801，保藏编号为：CGMCCNo.16869(中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心)。2.由权利要求1所述菌株BF-1801经诱变或基因工程改造获得的突变菌。3.权利要求1所述菌株BF-1801及权利要求2所述的突变菌的培养方法，其特征在于，实验室摇床培养方法：以2％-20％(v/v)接种到发酵培养基中，在30-38℃，100-250rpm振荡培养10小时及以上；发酵罐培养方法：以2％-20％(v/v)接种到发酵培养基中，在30-38℃，pH为6.0-7.6培养10小时及以上。4.含有权利要求1所述菌株BF-1801或权利要求2所述的突变菌的发酵液或培养液。5.由权利要求1所述菌株BF...

【专利技术属性】
技术研发人员：云飞，石雅丽，
申请(专利权)人：内蒙古工业大学，
类型：发明
国别省市：内蒙古,15