3 小结与讨论
本研究以纤维素为底物,从美国内达华州温泉和中国福建永泰温泉分离得到两株产纤维素酶的嗜热细菌菌株LY7和LY8,它们的最适反应温度为65 ℃,而目前文献中报道的纤维素降解菌株最适温度为30 ℃左右,因此本研究筛选的菌株可在很多工业和生物技术领域得到广泛应用。嗜热细菌LY8的酶活最高,其内切葡聚糖酶活性最高达145 IU/mL,与文献报道的产内切葡聚糖酶活性较高的几株菌株(绿色木霉C-08最高酶活为89 IU/mL[12]、里氏木霉40359最高酶活100 IU/mL[13])相比,可知嗜热细菌LY8内切酶活性最高。虽然目前工业上纤维素酶产生菌Trichoderma reesei工程菌MCG80发酵酶活为300~500 IU/mL[14],但嗜热细菌LY8作为一株野生菌株,酶活能够达到这个水平,说明很有应用前景,如果再通过诱变育种很可能成为一个生产菌株,而且其可在高温范围降解纤维素,有着常温细菌不可比拟的优势。通过16S rDNA序列鉴定,LY8属于土芽孢杆菌属(Geobacillus),LY7属于脂环酸芽孢杆菌属(Alicyclobacillus)。由于真菌降解纤维物质主要是通过分泌大量的胞外酶来进行的,因此纤维素降解真菌在纤维素酶的开发和应用上具有细菌、放线菌等所不具有的优势。然而,本研究的细菌体内存在着独特的耐高温代谢途径和耐高温酶,如果通过分子生物学方法克隆这些耐高温酶的基因,并使其在毕赤酵母等真菌宿主中进行表达,就可以在常温条件下获得有价值的热稳定性强的酶,因此具有极高的研究和应用价值。
参考文献:
[1] PERCIVAL ZHANG Y H, HIMMEL M E, MIELENZ J R.Outlook for cellulase improvement: screening and selection strategies[J]. Biotechnology Advances,2006,24(5):452-481.
[2] ZHANG Z S,DONALDSON A A,MA X X.Advancements and future directions in enzyme technology for biomass conversion[J]. Biotechnology Advances,2012,30(4):913-919.
[3] 贾新成,陈红歌.酶制剂工艺学[M].北京:化学工业出版社,2008.
[4] OLSSON L.生物燃料[M].曲音波,译.北京:化学工业出版社,2009.
[5] 于海玲,李树伟,王华明.葡萄穗霉中β-葡萄糖苷酶的基因克隆、表达及酶学性质分析[J].生物技术通报,2013(6):128-132.
[6] ROTHSCHILD L J, MANCINELLI R L.Life in extreme environments[J]. Nature,2001,409:1092-1101.
[7] SHAFIEI M,KARIMI K, TAHERZADEH M J.Pretreatment of spruce and oak by N-methylmorpholine-N-oxide(NMMO) for efficient conversion of their cellulose to ethanol[J]. Bioresour Technol,2010,101(13):4-8.
[8] 伯 阳.纤维素乙醇技术发展趋势[J].精细化工原料及中间体, 2009(2):16-20.
[9] 胡国全,邓 宇,徐 恒,等.极端嗜热厌氧纤维素菌的分离鉴定、系统发育分析及其酶学性质的研究[J].应用与环境生物学报,2004,10(2):197-201.
[10] 丛峰松.生物化学实验[M].上海:上海交通大学出版社,2005.
[11] 罗 颖,欧阳嘉,许 婧,等.耐热纤维素酶产生菌的筛选、鉴定及产酶条件优化[J].食品与生物技术学报,2007,26(1):84-89.
[12] 白洪志,杨 谦,宋金柱,等.纤维素降解菌绿色木霉C-08产酶条件研究[J].哈尔滨工业大学学报,2008,40(7):1111-1115.
[13] 张晓炬,李景富,王傲雪.里氏木霉产纤维素酶条件的优化[J].东北农业大学学报,2008,39(7):29-33.
[14] 顾方媛,陈朝银,石家骥,等.纤维素酶的研究进展与发展趋势[J].微生物学杂志,2008,28(1):83-87.
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