一株高效糖化纤维素的热纤梭菌及其应用

本发明涉及微生物领域，尤其涉及一株热纤梭菌及其应用。

背景技术：

1、木质纤维素主要包括农业固体废物、花草树木以及一些经济作物等，是自然界中一类分布范围最广，数量巨大且能够再生的生物质。这些生物质如果处理不当不仅会造成资源的浪费还会严重污染环境。因此，合理转化和利用这些生物质资源，对于经济开发和建设环境友好型社会具有重要意义。然而，由于木质纤维素结构复杂，因此，如果能够找到一种高效利用木质纤维的菌株非常重要。

2、热纤梭菌是能够高效降解木质纤维素的一类厌氧细菌。然而，目前能够降解纤维素的热纤梭菌，尽管有较多秸秆糖化菌株研究，由于它们为了维持自身的生长，需要大量消耗糖，因葡萄效应的存在而极难在培养体系中积累可溶性糖，因此糖化率较低，现有的热纤梭菌糖化率最高能达到49％。因此，筛选出一株能够高效糖化纤维素的热纤梭菌，对于农业废弃物资源化利用具有重要意义。

技术实现思路

1、本发明是要解决现有的热纤梭菌难以积累可溶性糖，糖化率较低的问题，提供一株高效糖化纤维素的热纤梭菌及其应用。

2、本发明高效糖化纤维素的热纤梭菌为热纤梭菌(clostridium thermocellum)fc811，保藏在中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心(cgmcc)，保藏地址是北京市朝阳区北辰西路1号院3号，保藏日期为2021年12月23日，保藏编号为cgmcc no：40026。

3、本发明热纤梭菌(clostridium thermocellum)fc811在微晶纤维素滚管培养基上能够形成透明的水解圈，在60℃培养箱培养一段时间后，水解圈明显变大，同时在水解圈中间可发现黄色菌落，表面光滑，不透明，直径约为0.5-2mm。

4、所述微晶纤维素滚管培养基配方为：氯化钠1.0g/l、氯化铵1.0g/l、磷酸氢二甲1.5g/l、磷酸二氢钾3.5g/l、氯化镁0.5g/l、氯化钾0.2g/l、酵母提取物2g/l、蛋白胨2g/l半胱氨酸0.6g/l、琼脂粉20g/l、微量元素5ml/l、维生素0.5ml/l、0.1％(w/v)刃天青0.2g/l、微晶纤维素5g/l、蒸馏水1000ml，ph值调至7，121℃灭菌15min。

5、本发明热纤梭菌fc811为革兰氏阳性菌，呈杆状，有芽孢，有鞭毛，能运动，单个生长。在厌氧条件下生长，最适生长温度为60℃。热纤梭菌fc811的运动性为阳性，葡萄糖试验为阳性，甘露糖试验为阳性，微晶纤维素试验为阳性；甘露醇试验为阳性，纤维二糖试验为阳性，乳糖试验为阴性，果糖试验为阳性，蔗糖试验为阳性，麦芽糖试验为阳性，木聚糖试验为阳性，木糖试验为阴性，淀粉试验为阴性，滤纸试验为阳性，明胶试验为阳性，硝酸盐还原试验为阴性，柠檬酸盐试验为阴性，羧甲基纤维素钠试验为阳性，荧光色素试验为阴性。

6、本发明热纤梭菌fc811通过16s rdna序列比对分析，与热纤梭菌(clostridium.thermocellum strain jn4)的相似性高达100％，与模式菌株热纤梭菌(r.thermocellum atcc 27045)的相似性也为100％，结合菌体的形态学观察、生理生化分析，确定菌株fc811为热纤梭菌(clostridium thermocellum)，命名为clostridiumthermocellum fc811。

7、本发明还提供热纤梭菌fc811在降解纤维素中的应用。

8、进一步的，所述纤维素为微晶纤维素。

9、本发明还提供热纤梭菌fc811在降解纤维素过程中积累糖中的应用。

10、进一步的，所述糖为可溶性糖。

11、本发明的有益效果：

12、本发明热纤梭菌fc811能够降解纤维素又能够积累可溶性糖。在以微晶纤维素为底物时，可发现血清瓶中有许多黄色亲和力物质(yas)生成，这种物质是类胡萝卜素，能够促进微晶纤维素的降解。

13、本发明的热纤梭菌fc811不仅能够降解微晶纤维素，而且还能够积累大量的可溶性糖，经优化后其糖化率能够达到57.72％，明显高于以往报道的热纤梭菌。以往报道该属的菌株，对糖的利用率较高，因此，糖的积累量较低。然而，本发明筛选到的菌株之所以能够高效积累可溶性糖，是因为该菌株在生长过程中只需少量的糖类就能维持自身的生长繁殖，对糖的利用率较低，且菌株体内存在大量的纤维素酶，能够将纤维素转化成可溶性糖，因此，可溶性糖的积累量高。

14、本发明分离筛选出高效纤维素糖化菌株对秸秆材料资源化和能源化利用具有重要的战略意义，同时为其同步发酵产糖产氢的研究和进一步规模化生产应用提供参考。

技术特征：

1.一株高效糖化纤维素的热纤梭菌，其特征在于所述高效糖化纤维素的热纤梭菌为热纤梭菌(clostridium thermocellum)fc811，保藏在中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏地址是北京市朝阳区北辰西路1号院3号，保藏日期为2021年12月23日，保藏编号为cgmcc no：40026。

2.如权利要求1所述的热纤梭菌fc811在降解纤维素中的应用。

3.根据权利要求2所述的应用，其特征在于所述纤维素为微晶纤维素。

4.如权利要求1所述的热纤梭菌fc811在降解纤维素过程中积累糖的应用。

5.根据权利要求4所述的应用，其特征在于所述糖为可溶性糖。

技术总结
一株高效糖化纤维素的热纤梭菌及其应用，涉及微生物领域，尤其涉及一株热纤梭菌及其应用。是要解决现有的热纤梭菌难以积累可溶性糖，糖化率较低的问题。该糖化纤维素的热纤梭菌为热纤梭菌FC811，保藏在中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏日期为2021年12月23日，保藏编号为CGMCC No：40026。本发明热纤梭菌FC811能够降解纤维素又能够积累可溶性糖，糖化率可接近60％。本发明的热纤梭菌用于降解纤维素并积累可溶性糖。

技术研发人员：徐诚蛟,杨珊珊,赵培超,曹广丽,任南琪,丁杰
受保护的技术使用者：哈尔滨工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13