枯枝落葉中分離篩選的纖維素分解菌生長周期實(shí)驗(yàn)
纖維素是地球上分布最廣,含量最豐富的碳源物質(zhì)之一,對人類而言,它既是自然界中數(shù)量最大的可再生資源,又是環(huán)境污染的源頭之一。我國的纖維素資源極為豐富,據(jù)粗略統(tǒng)計(jì),我國農(nóng)作物秸稈年產(chǎn)量可達(dá)6億t左右[1]。雖然纖維素廢棄物的資源巨大,但是現(xiàn)階段人們對其利用率極其低下,既造成了資源的浪費(fèi),又污染了環(huán)境。針對纖維素多而難利用的現(xiàn)狀,從枯枝落葉中分離篩選到1株纖維素分解菌,對其進(jìn)行形態(tài)學(xué)、生理生化特性、生長曲線、酶活等生物學(xué)特性的初步研究,為纖維素分解菌的鑒定及開發(fā)提供依據(jù)。
不同碳源下生長曲線的制作根據(jù)前期試驗(yàn)結(jié)論,采用該菌生長最佳的pH和溫度,選取不同的碳源(葡萄糖和CMC)分別配置基礎(chǔ)液體培養(yǎng)基。
分別按照1∶20(V/V)接種活化的菌液,混合均勻后分別取5 mL混合液放入54支無菌試管中,37℃振蕩培養(yǎng),分別培養(yǎng)0、2、4、6、8、11、14、17、20、23、26、29、32、35、38、42、45、48 h,每組3個(gè)平行,用未接種的培養(yǎng)基作為空白對照,選用600 nm波長進(jìn)行光電比濁測定,以生長時(shí)間為橫坐標(biāo),吸光度為縱坐標(biāo)作生長曲線。
產(chǎn)纖維素酶菌株的生長曲線以葡萄糖為碳源,產(chǎn)纖維素酶菌株的生長曲線。由0~4 h為延滯期,出現(xiàn)的原因可能是菌種為適應(yīng)新的環(huán)境條件,合成新的酶,積累必要的中間產(chǎn)物。該時(shí)期的特點(diǎn)為:①菌體生長速率常數(shù)接近零;②對外界條件、理化因素反應(yīng)敏感。4~17 h為對數(shù)期,出現(xiàn)的原因可能是由于延滯期大量合成細(xì)胞分裂所需要的物質(zhì)并且營養(yǎng)豐富,細(xì)胞分裂所需要的物質(zhì)充足,細(xì)胞迅速分裂。在該階段,菌體大量分裂,數(shù)量迅速增加。
17~26 h為穩(wěn)定期,出現(xiàn)的原因可能為:①營養(yǎng)物尤其是生長因子的耗盡;②營養(yǎng)物的比例失調(diào);③堿、毒素等有害代謝產(chǎn)物的積累及次級代謝產(chǎn)物的反饋抑制作用;④pH、氧化還原電位等物理化學(xué)條件對菌體生長越來越不適宜。該時(shí)期的菌體生長的特點(diǎn)為:菌體生長速率常數(shù)等于零。26~29 h為衰亡期,出現(xiàn)的原因可能是:①營養(yǎng)物質(zhì)耗盡和有毒代謝產(chǎn)物的大量積累。②細(xì)菌死亡速率超過新生速率,整個(gè)群體呈現(xiàn)出負(fù)增長。③菌體在衰亡期的后期,由于部分細(xì)菌產(chǎn)生抗性會使細(xì)菌死亡的速率降低,因此仍有部分活菌存在。在該階段,出現(xiàn)菌種死亡速率超過生長速率,并且細(xì)菌自溶,以及釋放一些含堿性的有毒物質(zhì)等。
產(chǎn)纖維素酶菌株在以CMC為碳源的培養(yǎng)基中的生長曲線可知,在以葡萄糖為碳源和以CMC為碳源的培養(yǎng)基中該菌株均能生長得很好。不同的地方是,該菌株在以葡萄糖為碳源的培養(yǎng)基中的生長周期較在以CMC為碳源的培養(yǎng)基中短,在以CMC為碳源的培養(yǎng)基中該菌株的生長周期明顯增長且延滯期的時(shí)間也較長,原因可能是種子菌株在接種到以CMC為碳源的培養(yǎng)基中后,培養(yǎng)的外在條件發(fā)生了較大的變化,纖維素酶可能是該菌株的一種誘導(dǎo)酶,菌體先要合成出纖維素酶后才能在CMC培養(yǎng)基中生長、繁殖,所以,在CMC培養(yǎng)基中延滯期和生長周期都較長。
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