枯枝落葉中分離篩選的纖維素分解菌生長周期實驗
纖維素是地球上分布最廣,含量最豐富的碳源物質之一,對人類而言,它既是自然界中數量最大的可再生資源,又是環境污染的源頭之一。我國的纖維素資源極為豐富,據粗略統計,我國農作物秸稈年產量可達6億t左右[1]。雖然纖維素廢棄物的資源巨大,但是現階段人們對其利用率極其低下,既造成了資源的浪費,又污染了環境。針對纖維素多而難利用的現狀,從枯枝落葉中分離篩選到1株纖維素分解菌,對其進行形態學、生理生化特性、生長曲線、酶活等生物學特性的初步研究,為纖維素分解菌的鑒定及開發提供依據。
不同碳源下生長曲線的制作根據前期試驗結論,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)分別配置基礎液體培養基。
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,分別培養0、2、4、6、8、11、14、17、20、23、26、29、32、35、38、42、45、48 h,每組3個平行,用未接種的培養基作為空白對照,選用600 nm波長進行光電比濁測定,以生長時間為橫坐標,吸光度為縱坐標作生長曲線。
產纖維素酶菌株的生長曲線以葡萄糖為碳源,產纖維素酶菌株的生長曲線。由0~4 h為延滯期,出現的原因可能是菌種為適應新的環境條件,合成新的酶,積累必要的中間產物。該時期的特點為:①菌體生長速率常數接近零;②對外界條件、理化因素反應敏感。4~17 h為對數期,出現的原因可能是由于延滯期大量合成細胞分裂所需要的物質并且營養豐富,細胞分裂所需要的物質充足,細胞迅速分裂。在該階段,菌體大量分裂,數量迅速增加。
17~26 h為穩定期,出現的原因可能為:①營養物尤其是生長因子的耗盡;②營養物的比例失調;③堿、毒素等有害代謝產物的積累及次級代謝產物的反饋抑制作用;④pH、氧化還原電位等物理化學條件對菌體生長越來越不適宜。該時期的菌體生長的特點為:菌體生長速率常數等于零。26~29 h為衰亡期,出現的原因可能是:①營養物質耗盡和有毒代謝產物的大量積累。②細菌死亡速率超過新生速率,整個群體呈現出負增長。③菌體在衰亡期的后期,由于部分細菌產生抗性會使細菌死亡的速率降低,因此仍有部分活菌存在。在該階段,出現菌種死亡速率超過生長速率,并且細菌自溶,以及釋放一些含堿性的有毒物質等。
產纖維素酶菌株在以CMC為碳源的培養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基中的生長周期較在以CMC為碳源的培養基中短,在以CMC為碳源的培養基中該菌株的生長周期明顯增長且延滯期的時間也較長,原因可能是種子菌株在接種到以CMC為碳源的培養基中后,培養的外在條件發生了較大的變化,纖維素酶可能是該菌株的一種誘導酶,菌體先要合成出纖維素酶后才能在CMC培養基中生長、繁殖,所以,在CMC培養基中延滯期和生長周期都較長。