1 纤维高效降解微生物选育的现状
2 纤维高效降解菌
2.1 纤维素降解菌
图1 纤维素降解机理Crystalline regions:结晶区;Amorphous regions:无定形区;EG:内切葡聚糖酶 endoglucanase;CBH:外切葡聚糖酶 cellobiohydrolase;β-glucosidases:β-葡萄糖苷酶;Glucose:葡萄糖。 Fig.1 Cellulose degradation mechanism[15] |
表1 纤维素降解菌株的筛选与应用Table 1 Screening and application of cellulose-degrading strains |
| 菌株来源 Strain sources | 筛选方法 Screening method | 菌株类型 Strain type | 筛选条件 Filter conditions | 产酶特点 Characteristics of enzyme production | 微生物特性 Microbial properties | 参考文献 References |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 小鼠胃 Mouse stomach | CR染色法初筛; CMC-Na培养基复筛 | 气单胞菌属 | 37 ℃; pH=6;3 d | CMC-ase=16.979 U/mL; FPA =15.778 U/mL | 菌落边缘规则呈圆形, 微黄色,半透明状 | 郭晓杰[17] |
| 白蚁肠道 Termite gut | CR染色法初筛;CMC-Na 培养基复筛 | 枯草芽孢杆菌 | 37 ℃;pH= 5.5; 24 h | β-葡萄糖苷酶=1.97 U/mL; FPA= 0.74 U/mL;Xyl=17.61 U/mL | 纤维结晶度由40.2% 降至36.9% | Liu等[18] |
| 竹浆 Bamboo pulp | 苯胺蓝、CR染色法、滤纸条 崩解初筛;CMC-ase、 Xyl、Lac复筛 | 短小芽孢杆菌 | — | CMC-ase>20 U/L; Xyl=42.36×103 U/L | 菌落呈白色,表面有皱褶隆起; 纤维结晶度由58.75%降至52.90% | 刘春[19] |
| 堆肥牛粪 Cow manure composting | CR染色法初筛;纤 维素酶活性复筛 | 解淀粉芽孢杆菌 | 40 ℃;pH=5.0; NaCl=1%;96 h | CMC-ase=189.27 U/mL; D/d=4.96 | 菌落为淡黄色、表面有褶皱, 中间隆起 | 王文凡等[20] |
| 白酒糟 Distiller grains | LB、CMC-Na培养基 | 木霉科 | 33 ℃;料水比 1∶1.5;5 d | — | NDF降解31.68%;ADF 降解27.69% | 代秦丹等[21] |
| 绵羊粪便 Sheep faeces | CR染色法初筛; CMC-Na培养基复筛 | 链霉菌 | 37 ℃ | CMC-ase=1 466 U/mL | 菌落为白色不规则 圆形,中央微凸 | 李鹏飞等[22] |
| 土壤 Soil | CR染色法初筛; CMC-ase复筛 | 类芽孢杆菌;芽孢杆菌; 不动杆菌及链霉菌 | — | CMC-ase=78.13 U/mL | 秸秆降解率21.1% | 李静等[23] |
| 腐烂落叶 Rotten leaves | CMC-Na初筛; 酶活性复筛 | 树粉孢属 | 30 ℃;pH=6;4 d | CMC-ase= 158.36 U/mL | 菌落较大、黄色、皱褶 | 孟建宇等[24] |
| 黄牛瘤胃 Yellow cattle rumen | CR染色初筛;DNS滤 纸酶与CMC活性复筛 | 寡养单胞菌属 | 37 ℃;pH=6 | — | 菌落边缘不规则、呈淡 黄色;D/d=5.7 | 陈佳雯等[25] |
| 奶牛发酵床 Cow fermentation bed | CMC-Na、CR培养基与 滤纸条崩解初筛;纤维 素酶活性复筛 | 地衣芽孢杆菌 | 50 ℃;pH=6;5 d | CMC-ase= 168.92 U/mL | — | 郜道玉等[26] |
CR:刚果红 Congo red;CMC: 羧甲基纤维素 carboxymethyl cellulose;CMC-Na:羧甲基纤维素钠 sodium carboxymethyl cellulose;CMC-ase:羧甲基纤维素酶 carboxymethyl cellulase;FPA:滤纸酶活性 filter paper activity;Xyl:木聚糖酶 xylanase;Lac:漆酶 laccase;DNS:二硝基水杨酸 dinitrosalicylic acid;D/d:水解圈直径/菌落直径 hydrolysis circle diameter/colony diameter;ADF:酸性洗涤纤维 acid detergent fiber;NDF:中性洗涤纤维 neutral detergent fiber;NaCl:氯化钠。 |
2.2 半纤维素降解菌
表2 半纤维素降解菌株的筛选与应用Table 2 Screening and application of hemicellulose-degrading strains |
| 菌株来源 Strain sources | 筛选方法 Screening method | 菌株类型 Strain type | 筛选条件 Filter conditions | 产酶特点 Characteristics of enzyme production | 微生物特性 Microbial properties | 参考文献 References |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 土壤 Soil | D/d初筛;半纤维素 酶活性复筛 | 曲霉属 | 30 ℃;pH= 5.5;46 h | Xyl=2 000 U/mL | — | 全桂静等[32] |
| 腐烂木材 Rotten wood | D/d初筛;发酵液 活性复筛 | 纤维单胞菌 | 30 ℃; pH= 7.0;60 h | Xyl=62.8 U/mL | 菌落呈圆形乳白色,边缘 整齐,凸起圆球状 | 姜立春等[33] |
| 板栗林里的土壤 Soil in the Chestnut forest | D/d初筛; Xyl活性复筛 | 塔宾曲霉 | 50 ℃;48 h | Xyl=215.81 U/mL | 菌落呈淡白色绒毛状, 有黑色斑点密集覆盖 | 龚杨轩等[34] |
| 腐烂竹子 Rotten bamboo | 半纤维素平板水解圈 法;胞外酶测定法 | 类芽孢杆菌 | 32 ℃;pH=6.5; 180 r/min;60 h | Xyl=192.6 U/mL | 菌落呈淡黄色,凸起, 表面光滑湿润 | 姜立春等[35] |
| 土壤 Soil | D/d初筛; Xyl活性复筛 | 曲霉属 | 30 ℃;pH= 4.5;84 h; | Xyl=79. 685 U/mL | 菌落呈白色粉末状 | 张庆芳等[36] |
| 温泉 Hot spring | 透明圈直径初筛; 酶活性复筛 | 地衣芽孢杆菌 | 55 ℃;pH= 5.0;36 h | Xyl=200 U/mL | 白色、黏性、扁平状, 具褶皱边缘 | 张宁宁等[37] |
D/d:水解圈直径/菌落直径 hydrolysis circle diameter/colony diameter;Xyl:木聚糖酶 xylanase。 |
2.3 木质素降解菌
表3 木质素降解菌株的筛选与应用Table 3 Screening and application of lignin-degrading strains |
| 菌株来源 Strain sources | 筛选方法 Screening method | 菌株类型 Strain type | 筛选条件 Filter conditions | 产酶特点 Characteristics of enzyme production | 微生物特性 Microbial properties | 参考文献 References |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 林场土壤 Forest farm soil | 木屑麦麸培养基; PDA琼脂培养基 | 白囊耙齿菌+ 红缘拟层孔菌 | — | Mnp=933.82 U/L | 秸秆失重率46.15% | 尚洁等[44] |
| 腐烂木材 Rotten wood | 无机盐培养基初筛; 苯胺蓝法复筛 | 变栖克雷伯氏菌 | 29.7 ℃;pH=6.4; 接种量4.1% | Lac=5.94 U/mL; Mnp=90.81 U/mL; Lip=34.44 U/mL | 木质素降解率21.65% | 韩宇杰等[45] |
| 烟草秸秆 Tobacco straw | 蛋白胨琼脂培养基初筛; LB培养基复筛 | 解淀粉芽孢杆菌 | 堆肥41 d | Mnp=258.57 U/mL; Lip=422.68 U/mL; Lac=55.95 U/mL | 木质素降解率63.84% | Mei等[46] |
| 植物凋落物 Plant litter | 愈创木酚显色法和 苯胺蓝褪色筛选 | 厚壁隔孢伏革菌 | 25 ℃;pH=5.0 | Lac=53.18 U/L;Mnp= 174.01 U/L;Lip=9.51 U/L | 纤维素、半纤维素和木质 素的降解率分别为17.50%、 36.55%和10.33% | 陈俊文等[47] |
| 土壤 Soil | 降解圈大小初筛; 酶活性复筛 | 蓝状菌属真菌 | 30 ℃;pH=5; 接种量2% | Lac=110.41; Mnp=218.4 U; Lip=118.33 | — | 王进军等[48] |
PDA:马铃薯葡萄糖琼脂 potato dextrose agar;Mnp:锰过氧化物酶 manganese peroxidase;Lac:漆酶 laccase; Lip:木质素过氧化物酶 lignin peroxidase。 |
