一种用于竹子木质素降解的木质素降解菌、菌剂及其应用制造技术

本发明专利技术公开了一种用于竹子木质素降解的木质素降解菌、菌剂及其应用，包括分类命名为Paracremonium sp.的木质素降解菌和分类命名为Clonostachys compactiuscula的木质素降解菌的混合得到的菌剂，其中分类命名为Paracremonium sp.的木质素降解菌已于2022年11月07日在中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心登记保藏，保藏编号为CGMCC No.40343，分类命名为Clonostachys compactiuscula的木质素降解菌为枝穗霉属，已于2022年11月07日在中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心登记保藏，保藏编号为CGMCC No.40344；本发明专利技术获得了两株能够高效降解木质素的菌株，对生物质原料具有良好的降解效果，可用于生物法降解竹子中的木质素。本发明专利技术提供的两种木质素降解菌及其组合得到的菌剂能够降解生物质中的木质素，对竹子具有良好的降解效果。的降解效果。的降解效果。

【技术实现步骤摘要】
一种用于竹子木质素降解的木质素降解菌、菌剂及其应用


[0001]本专利技术属于木质素降解
，具体涉及一用于竹子木质素降解的木质素降解菌、菌剂及其应用。

技术介绍

[0002]我国是世界上竹子资源最丰富的国家，竹子的种植面积和蓄积量均居世界第一。相比较于其它植物，竹子具有生长速度快、纤维含量高、易繁殖等优点。用竹子造纸，可节约大量的木材，保护森林。中国是一个木材原料十分短缺的国家，在未来的很长时间里非木材纤维仍是我国主要的造纸原料。最大限度利用非木材纤维原料，采用绿色环保的制浆方法，在我国有着特殊的意义。竹子在非木材纤维原料中占有重要地位，我国是木材资源特别是长纤维资源比较缺乏而又盛产竹子的国家，但用于造纸的竹材却只占极其有限的比例。因此竹子制浆造纸在我国有着广阔的应用前景。
[0003]竹子与秸秆、木材等常见生物质原料相比较，其硬度高、强度好、密度大，使得其非常难以处理。在竹子的天然结构中，三大组分纤维素、半纤维素及木质素相互交织、空间排布复杂，形成了天然的抗降解屏障。木质素是一种芳香族聚合物，广泛存在于植物的维管组织中，它与纤维素和半纤维素共同构成细胞壁的主要成分，为植物细胞壁提供刚性，从而增强植物的机械强度。木质素的抗菌性可保护植物免受病原菌侵害,木质素还能保护植物中的结构多糖免受微生物酶的水解。除此之外，木质素还能使植物维管组织具有疏水性，有利于水分在植物中运输。
[0004]不同植物中的木质素含量不同，其中草本植物中木质素的含量约为15％～25％，硬木中木质素含量约为19％～28％，竹子中木质素含量约为16％～34％，和竹子品种以及年龄均有关系。相比较于木质素而言，半纤维素由于结构简单，可以相对轻易的除去，因此，选择合适的预处理方法，高效、环保、低成本的去除竹子中的木质素，始终是利用这一生物质资源进行竹浆造纸和生产其它产品的关键问题。除了我们熟知的造纸工业，在生物质基乳酸和生物乙醇等其他利用生物质作为原料的工业生产中也都需要预处理过程，将原料中的木质素部分或完全降解。特别是生物乙醇的生产，需要通过预处理尽可能的去除原料中的木质素，否则残留的木质素会严重影响后续纤维素的酶解过程，但彻底去除木质素是一种理想状态，实际很难完全达到。目前以生物质为原料且能产生经济效益的工业应用较少的主要原因之一就是木质素难以被处理，阻碍了纤维素、半纤维素等物质的利用。
[0005]传统的脱除木质素的方法有有机溶剂法、酸解法、碱液处理法等，这些方法不但能耗高，而且严重污染环境。在造纸工业中，为了生产高质量的纸张，需要利用机械或化学的方法将纤维素和木质素进行分离。通常利用对环境有害的化学药品来溶解木质素，然后用亚硫酸盐、氧气或过氧化氢去除木质素残留物，在此过程中产生了大量的“造纸黑液”导致了严重的环境污染问题。然而，包括细菌和真菌在内的很多微生物能够有效降解木质素，这种微生物降解作用在自然界中很重要，它能够将死亡的植物降解使土壤去木质化，并提高土壤肥力和作物产量。利用微生物来降解木质素已经成为当前研究的热点，这种生物处理
的方法经济环保，具有良好的应用前景。
[0006]利用微生物降解生物质原料中的木质素，所用的菌种必须具备繁殖快、降解木质素能力强、尽可能少分解或不分解纤维素等特点。利用微生物代谢产生的木质素降解酶脱除竹子中的木质素具有绿色、环保、安全等诸多优点，通过生物法预处理竹子减少甚至完全替代碱液的使用，可以大大降低竹浆造纸的生产成本，减轻造纸工业对环境的破坏，具有极其重要的意义。生物法脱除木质素的关键是能够降解木质素的微生物以及微生物产生的木质素降解酶，在自然界已经发现的木质素降解菌中，降解能力最强的是白腐菌，此外还有褐腐菌、软腐菌以及细菌。白腐菌为丝状真菌，因腐生在木材上引起木材的白色腐朽而得名。白腐菌降解木质素是发生在次级阶段的，在主要营养物质(碳、氮、硫等)受限制条件下启动降解系统。白腐菌能分泌氧化性酶到细胞外，在催化氧化过程中形成自由基，攻击木质素结构，能把复杂的木质素高分子一直降解为CO2和H2O，只有白腐菌在纯培养条件下能将木质素矿化，而褐腐菌，软腐菌和细菌对木质素的降解是不彻底的。自然界中，很多真菌和细菌形成的微生物群落可有效地降解木质素，单一菌株的作用比组合菌株明显减弱。白腐菌对木质素的降解主要通过三种酶来完成：木质素过氧化物酶(Lignin peroxidase,LiP)、锰过氧化物酶(Manganese
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dependent peroxidase,MnP)、漆酶(Laccase,Lac)。不同的白腐菌分泌这三种酶的能力各不相同，一些白腐菌不产生漆酶但产生其它两种酶，而另一些菌株不产生木质素过氧化物酶但产生漆酶和锰过氧化物酶。属于担子菌门的各种褐腐菌，也被发现具有木质素降解能力，但降解能力不如白腐菌，这是因为褐腐菌主要针对纤维素进行降解，但同时它们也通过脱甲基化来改变木质素的化学结构。一些软腐真菌，如Aspergillus flavus、Aspergillus fumigatus、以及Aspergillus sp.LPB5等也能够产生木质素降解酶，但软腐菌降解木质素的能力通常较差，并且比其它真菌降解木质素花费的时间更长。
[0007]虽然利用从自然界中筛选的微生物来降解生物质中的木质素已经取得了一定的进展，但是该方法仍然不成熟，有许多需要改进改的地方，如目前筛选的木质素降解菌主要针对的是秸秆等结构较疏松的生物质原料，相比较于木材和秸秆等原料，竹子具有结构致密、难以降解的特点，以竹子为原料的研究基本上是空白，针对竹子这一类结构致密的原料，能够有效降解其木质素的微生物很少有报道；其次，目前筛选的多数微生物所产的酶专一性不强，在降解木质素的同时也降解了部分原料中的纤维素，使原料的利用率下降。因此，筛选专一降解木质素的微生物也是亟待解决的问题。

技术实现思路

[0008]本专利技术的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。
[0009]本专利技术从高效竹木质素降解菌的分离鉴定、竹木质素降解条件优化等方面进行深入研究，结果在竹子生物制浆以及生物质能源利用方面有一定的实际应用和开发价值。
[0010]为了实现根据本专利技术的这些目的和其它优点，提供了一种木质素降解菌，其分类命名为Paracremonium sp.，已于2022年11月07日在中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心登记保藏，保藏编号为CGMCC No.40343，该木质素降解菌的ITS序列如SEQ ID NO.1所示。
[0011]本专利技术还提供一种上述的木质素降解菌在降解竹子木质素上的应用。
[0012]本专利技术还提供一种采用如上所述的木质素降解菌制备的用于降解竹子木质素的菌剂。
[0013]本专利技术还提供一种采用如上所述的菌剂在竹子木质素降解中的应用，按比例向竹子中加入菌剂；所述竹子使用前粉碎；所述菌剂采用种子液；所述种子液的制备方法为：将木质素降解菌接种至PDA液体培养基中，在150～200r/min，25～30℃下振荡培养2～5d，得到种子液；所述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种木质素降解菌，其特征在于，其分类命名为Paracremonium sp.，已于2022年11月07日在中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心登记保藏，保藏编号为CGMCC No.40343，该木质素降解菌的ITS序列如SEQ ID NO.1所示。2.一种如权利要求1所述的木质素降解菌在降解竹子木质素上的应用。3.一种采用如权利要求1所述的木质素降解菌制备的用于降解竹子木质素的菌剂。4.一种采用如权利要求3所述的菌剂在竹子木质素降解中的应用，其特征在于，按比例向竹子中加入菌剂；所述竹子使用前粉碎；所述菌剂采用种子液；所述种子液的制备方法为：将木质素降解菌接种至PDA液体培养基中，在150～200r/min，25～30℃下振荡培养2～5d，得到种子液；所述竹子与种子液的质量体积比为2g:1mL。5.一种木质素降解菌，其特征在于，该木质素降解菌为枝穗霉属，其分类命名为Clonostachys compactiuscula，已于2022年11月07日在中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心登记保藏，保藏编号为CGMCC No.40344，该木质素降解菌的ITS序列如SEQ ID NO.2所示。6.如权利要求5所述的木质素降解菌在降解竹子木质素上的应用。7.一种采用如权利要求5所述的木质素降解菌制备的用于降解竹子木质素的菌剂。8.一种采用如权利要求7所述的菌剂在竹子木质素降解中的应用，其特征在于，按比例向竹子中加入菌剂；所述竹子使用前粉碎；所述菌剂采用种子液；所述种子液的制备方法为：将...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵博，胡尚连，刘瑞，曹颖，徐刚，龙治坚，黄艳，王博雅，赵欣，任鹏，孙鹏，张丽，顾晓燕，樊伟，
申请(专利权)人：西南科技大学，
类型：发明
国别省市：