一种用于纤维素降解的东方醋酸菌及应用制造技术

本发明专利技术提供一种用于纤维素降解的东方醋酸菌及应用，所述的东方醋酸菌菌株为东方醋酸菌(Acetobacter orientalis)XJC

【技术实现步骤摘要】
一种用于纤维素降解的东方醋酸菌及应用


[0001]本专利技术属于生物领域，具体涉及一种用于纤维素降解的东方醋酸菌及应用。

技术介绍

[0002]如今，地球上的各种资源在使用过程中被大量浪费。因此，寻找可替代的可再生能源物质是众多科学家致力解决的问题。世界上最丰富的再生资源是植物，植物的主要组成成分为纤维素，纤维素在植物干组织中的含量约为 30～50％。在植物当中，秸秆作为其中一种具有代表性的能源物质。大多作物秸秆的处理方式是直接焚烧，不但造成严重的环境污染，而且严重浪费资源。如果可以将纤维素有效地转化利用，不仅可以从根源上解决焚烧农作物秸秆所产生的环境污染问题，而且可以将其能量转化为能源为人类利用。因为纤维素是一种高分子化合物，含有大量高能氢键，难以被降解和水解，所以现纤维素的资源化利用程度较低。处理纤维素有三种方法：物理、化学和生物法。物理法需要大量的能量，化学法容易造成环境污染，利用微生物产生的纤维素酶来降解纤维素的生物法能够安全无污染处理纤维素，因此最值得提倡，是众多科学家研究的一个重点方向。
[0003]纤维素被认为是地球上最丰富的生物聚合物，是农业残留物的主要成分，可被内切葡聚糖酶、纤维二水解酶和β-葡萄糖苷酶等纤维素酶降解为葡萄糖。酶法降解纤维素对农业废弃物的可持续利用具有重要意义。因此，生产高效、经济的纤维素酶，包括纤维素酶、半纤维素酶和木聚糖酶受到了广泛关注。研究者对纤维素的开发和利用已经有多年，在纤维素和纤维素酶的理论研究和具体实践方面也已取得了很大进步，但其利用效率不到2％，还存在很大的研究进步空间。目前，产纤维素酶微生物的分离筛选成为研究热点，研究者从微生物的纤维素酶活性、生物转化和实际生产利用等几方面着手，进行解纤维素菌的研究。
[0004]纤维素作为木质纤维素的主要成分，是地球上最丰富的生物聚合物，分子量为5
×
104～2.5
×
106，化学分子式是(C6H
10
O5)
n
，n是聚合度，代表的是葡萄糖基的个数，其数量用来指示纤维素分子量的大小。在室温下，纤维素不溶于水、稀酸和一般有机溶剂，如醇、乙醚、丙酮等。纤维素属于链状高分子化合物，它是以D-葡萄糖为单元，由β-1，4糖苷键以C1椅式构象联结形成。在室温下，纤维素不溶于水、稀酸和一般有机溶剂，如醇、乙醚、丙酮等。
[0005]纤维素分为结晶区和非结晶区。结晶区含有大量的羟基基团，分子间形成氢键，使晶体结构稳定，相对致密，不易降解。这就是纤维素难以被生物酶和化学试剂降解的主要原因。非结晶区是由游离的羟基组成，在液体中，游离的羟基可以与水形成氢键从而膨胀。降解纤维素的主要重点在于如何破坏分子间的氢键。
[0006]纤维素的水解主要由三种类型的纤维素酶催化：内切葡聚糖酶(EC 3.2.1.4)、外切葡聚糖酶(EC 3.2.1.91)和β-葡萄糖苷酶(EC 3.2.1.21)，三种纤维素酶具有协同作用。
[0007]内切葡聚糖酶(endo-β-1,4-D-glucanases，EC 3.2.1.4)，在细菌中简称为Cen，也可称为Cx酶、CMC酶。在真菌中简称为EG。内切葡聚糖酶主要作用在纤维素的非结晶区，随机水解β-1，4糖苷键，能够打断纤维素大分子的长链，释放纤维素小分子。内切葡聚糖酶的酶活力在一般条件下高于其他类型的纤维素酶。
[0008]外切葡聚糖酶(exo-β-1,4-D-glucanases)，在细菌汇总简称Cex，也可称为 C1酶。在真菌中简称为CBH。外切葡聚糖酶主要作用于纤维素大分子长链的末端，释放出游离末端，水解生成纤维二糖。底物主要是微晶纤维素，所以也称为微晶纤维素酶。
[0009]β-葡萄糖苷酶(β-1,4-D-glucosidases，EC 3.2.1.21)，简称BG。β-葡萄糖苷酶可以完全水解纤维二糖生成葡萄糖，它也称为纤维二糖酶。随着反应生成的葡萄糖浓度不断升高，该酶的水解能力会逐渐降低。
[0010]产纤维素素酶的微生物主要为细菌、真菌和放线菌。目前研究热门是木霉属。木霉属中的曲霉、木霉、根霉和青霉，在多种产纤维素酶菌中，木霉属活性较强，典型代表分别是绿色木霉、哈茨木霉和康氏木霉。在产纤维素酶微生物中，细菌普遍高于真菌和放线菌，如生孢纤维粘菌属、纤维杆菌属和梭菌属等，均具有较强的纤维素酶活性。研究表明，细菌的解纤维素酶主要分泌在胞内，真菌和放线菌主要在胞外产生解纤维素酶。目前，人们主要研究方向是寻找可以产生高效解纤维素酶的菌种，并且优化其产酶条件。有的学者对微生物菌株进行基因诱变，通过特定的筛选方式，培养出产高效解纤维素酶的菌种，并且取得巨大成功。还有学者通过人为改变土壤的肥沃程度，从而提高土壤中解纤维素菌的产酶效率，这对农业生产与环境保护都产生了巨大作用。
[0011]纤维素是自然界中最广泛的可再生资源。据统计，天然合成植物的年总量约为10
11
t,其中纤维素占植物总量的30～50％。在农业中，每年大量作物秸秆被直接焚烧，在工业中，每年纤维素废弃物能达数百万吨。这样传统的处理方式，使大量的纤维素资源得不到高效利用。主要原因之一是缺乏高效降解纤维素的菌株。所以，纤维素的高效利用是作为废弃物资源化研究的一个重要方向。

技术实现思路

[0012]本专利技术采用透明圈法筛选出产解纤维素酶的菌株，并根据16s rDNA序列分析，结合形态学、培养学、生理生化特性，确定了该菌株的分类地位，及对发酵上清液中纤维素酶、外葡聚糖酶、内葡聚糖酶和β-葡萄糖苷酶活性进行了测定。进而探讨不同农副产品对新分离的东方醋酸菌(Acetobacter orientalis) XJC-C产纤维素酶和木质素酶的影响。本研究的主要目的是发现微生物资源，并将其用于副产品再利用和微生物肥料，对废弃物处理及微生物资源的高效利用具有友好的实用价值。
[0013]本专利技术的技术方案是这样实现的：
[0014]一种东方醋酸菌菌株，所述的醋酸杆菌菌株为东方醋酸菌(Acetobacterorientalis)XJC-C，在中国普通微生物菌种保藏管理中心登记保藏，保藏编号为 CGMCC No.19592。
[0015]上述东方醋酸菌XJC-C在制备产纤维素酶的制剂上的应用。
[0016]上述东方醋酸菌XJC-C在制备产木质素酶的制剂上的应用。
[0017]上述东方醋酸菌XJC-C在制备降解纤维素的制剂上应用。
[0018]上述东方醋酸菌XJC-C在制备降解木质素的制剂上的应用。
[0019]一种降解纤维素的微生物方法，采用上述的东方醋酸菌XJC-C降解纤维素。
[0020]进一步，将纤维素和/或含有纤维素的底物，与所述的东方醋酸菌XJC-C 一起进行固态发酵。
[0021]一种降解木质素的微生物方法，采用上述的东方醋酸菌XJC-C降解木质素。
[0022]进一步，将木质素和/或含有木质素的底物，与所述的东方醋酸菌XJC-C 一起进行固态发酵。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种东方醋酸菌菌株，其特征在于，所述的醋酸杆菌菌株为东方醋酸菌(Acetobacter orientalis)XJC-C，在中国普通微生物菌种保藏管理中心登记保藏，保藏编号为CGMCC No.19592。2.如权利要求1所述的东方醋酸菌XJC-C在制备产纤维素酶和/或木质素酶的制剂上的应用。3.如权利要求1所述的东方醋酸菌XJC-C在制备降解纤维素和/或木质素的制剂上应用。4.一种降解纤维素的微生物方法，其特征在于：采用权利要求1所述的东方醋酸菌XJC-C降解纤维素。5.如权利要求4所述的一种降解纤维素的微生物方法，其特征在于：将纤维素和/或含有纤维素的底物，与所述的东方醋酸菌XJC-C一起进行固态发酵。6.一种降解木质素的微生物方法，其特征在于：采用权利要求1所述的东方醋酸菌XJC-C降解木质素。7.如权利要求6所述的一种降解木质素的微生物方法，其特征在于：将木质素和...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈宇丰，王尉，谢江辉，周登博，井涛，臧小平，李凯，赵炎坤，云天艳，张妙宜，起登凤，
申请(专利权)人：中国热带农业科学院海口实验站，
类型：发明
国别省市：