出芽短梗霉DW-1产纤维素酶条件的优化开题报告

1. 研究目的与意义、国内外研究现状（文献综述）

1、选题意义

我国是一个秸秆资源极其丰富的国家，秸秆种类多、总量大，是世界第一大秸秆产出国，占全球秸秆资源量的近五分之一。截止至2017年，中国农作物秸秆可收集资源量为8.27亿吨，其中，玉米、水稻、小麦三大粮食作物秸秆资源量分别为37.2 、19.1和14.7亿吨，合计占全国秸秆资源总量的84.8%，是中国农作物秸秆的主要来源^[1]。作物秸秆中的主要成分有纤维素、半纤维素和木质素等。秸秆一半以上是纤维素类物质，纤维素在食品、医学、化工等领域有着广泛的应用^[2]。长期以来，人们一直把秸秆看作是农业的副产品，存在“重粮食利用、轻秸秆利用”的传统观念。秸秆蛋白质含量约5%，纤维素含量在30%左右，还含有一定量的钙、磷等矿物质^[3],是一种重要的生物质资源。据调查，我国秸秆的年产量达6亿多吨，但约有一半以上的秸秆被弃于荒野，其中，华北和长江中下游是我国秸秆资源较为丰富的地区，分别占全国总量的26.4%和26.2%^[4]。但是，由于北方低温、干燥的环境条件，制约了秸秆的高效利用转化，因此，如何在低温条件下筛选高效降解纤维素菌株成了生物技术处理秸秆有机固体废弃物的关键。

目前，对秸秆最主要的利用方式主要是直接焚烧和堆肥处理，其中，直接焚烧不仅会导致严重的大气污染，其所产生的经济价值也极低，因此，秸秆的利用应该着重于堆肥处理。堆肥，就是通过接种纤维素降解菌产生纤维素酶，以此来降解秸秆中大量的纤维素便于进行后续的利用和有效实现矿质化^[5]。秸秆的c/n较高，在堆肥过程中分解性能较差，且由于纤维素化学结构复杂，这也加大了秸秆的降解难度，如果想要较好地分解秸秆则需要很长时间，这样会增加堆肥处理设施面积和处理成本。有研究表明，微生物在堆肥过程中发挥着重要的作用，能够提高堆肥效率，而其中，低温下堆肥起温是决定堆肥迅速进入高温期、实现无害化的关键。低温下，中温菌和高温菌很难正常生长繁殖，降解堆肥中的大分子有机物质^[6]，因此，低温菌的筛选和优化就成了堆肥过程中的一个研究重点。

2. 研究的基本内容和问题

1、研究目标

从堆肥的低中温阶段中取样，通过连续传代富集的方法获得低温纤维素酶生产菌，并验证其降解效果。通过单因素实验确定酶和ph对菌株所产纤维素酶的作用，以及不同浓度ca 、na 、mg² 、fe² 、mn² 和co² 对菌株所产纤维素酶的作用，并讨论菌株所产纤维素酶的热稳定性，优化酶最佳反应条件。

3. 研究的方法与方案

1、研究方法

1.1 文献法：根据研究课题调查与低温纤维素酶生产菌有关的文献，包含降解原理、研究现状、研究方法等，依据收集到的资料对低温纤维素酶生产菌及其原理有较为详细的认知，并且制定较为详细、可靠、可行的实验方案来获得低温高效纤维素酶生产菌。

1.2实验法：通过控制条件、减少或消除各种可能影响科学的无关因素的干扰，在简化、纯化的条件下获得纤维素降解菌，后通过复筛等过程，获得高效纤维素降解菌。讨论菌株所产纤维素酶的热稳定性，优化酶最佳反应条件。

4. 研究创新点

1.本采用连续低温富集的方法，使原料中的嗜冷微生物群落趋于稳定，为菌株的顺利筛选提供保证；

5. 研究计划与进展

2019.11—2019.12 文献阅读与知识储备

2019.12—2020.02 低温高效秸秆降解菌的初筛和复筛

2020.02—2020.03 低温秸秆降解菌菌株的降解能力测定