基于气质联用和红外光谱的混合培养降解木质纤维素机理研究

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秸杆是自然界中的一种重要的可再生的清洁能源,但由于秸杆中所含的木质纤维素难于被降解而不能被充分利用。人们在长期是实验研究和生产实践中发现,用两种或两种以上的微生物混合培养可取得对木质纤维素较好的降解效果。目前微生物的混合培养已广泛应用于木质纤维素类物质的降解转化领域。经研究发现,真菌对秸杆的降解主要是通过分泌多种酶来实现对秸杆中木素纤维素的分解,这些酶的酶活量可以在一定程度上用来衡量真菌对秸杆的降解能力。气质联用仪具有对未知混合有机物进行快速分离鉴定的能力,而傅里叶红外光谱技术则能很好的解决与分子结构和化学组成相关的问题,因此这两种技术的联用对于研究混合菌株降解木质素的机理很有帮助。本文就是通过对纯培养和混合培养降解不同天数的秸杆进行傅里叶红外光谱分析和秸杆洗脱液的GC-MS分析来探究混合培养过程中菌株降解木质素的机理。结合并对比分析这两种方式的结果可大致得到两种特定的菌株混合降解木质素的机理:先对秸杆表面的蜡质和培养体系内的糖类等营养物质进行吸收分解,同时对半纤维素和纤维素进行少量分解,之后对木质素进行氧化使其变成木质素单体再开始降解木质素和其单体,然后进行木质素结构中苯环的解链,木质素得到降解。经GC-MS分析可知混合培养中被检测出的有机化合物基本包含了纯培养中被检测的物质。木质素相关谱峰(1630、1510和1265cm-1)的相对强度,半纤维素和纤维素相关谱峰(1460、1420、1058和830cm-1)的相对强度,以及与羰基、羟基、羧基等对应的峰值变化越大,表明降解纤维素、木质素的程度越大。将纯培养和混合培养的红外光谱图进行对比发现,混合培养对木质纤维素的降解能力要强于纯培养。再对降解过程中酶活的测定中我们发现,酶活的结果在一定程度上能够印证菌株降解木质素的机理,但菌株对木质素的降解能力与酶活的关系不是绝对的,其中的相互关系还需要我们进一步的研究。
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