全 文 ：第 12卷 第 2期
2 0 0 4年 4月
中 国 生 态 农 业 学 报
Chinese Journal of Eco—Agriculture
VO1．12 NO．2
April， 2004
灭菌与未灭菌龙须草生物制浆比较研究
刘 向华 邹冬生 刘正初
(湖南农业大学农学院 长沙 410128)(中国农业科学院麻类研究所 长沙 413100)
摘 要 试验研究灭菌与未灭菌龙须草生物制浆过程中微生物生长及鼠李糖变化规律结果表明，龙须草非纤维素
降解菌全发酵过程中其生长曲线符合一般微生物生长规律．未受到其他因素影响，灭菌与未灭菌龙须草发酵过程
中鼠李糖浓度在龙须草纤维分散(发酵_T-艺完成)前一直增高，其峰值为 0．35g／L左右，但灭菌龙须草发酵过程相
对略长 ；应用龙须草非纤维 素降解菌进行 龙须 草生物制浆，可不必对龙须草原料 、自来水 以及用 于脱 胶的设备 等进
行灭菌处理 。
关键词 龙须草 生物制浆 灭菌 与未灭菌
Bio—pulping comparison between sterilized and unsterilized Eulaliopsis binata．LIU Xiang—Hua，ZOU Dong—Sheng(Col—
lege of Agr(roomy，Hunan Agricultural University，Changsha 410128)，LIU Zheng—Chu(Institute of Bast Fibre Crops，Chi—
nese Acadenly of Agricultural Sciences，Changsha 413100)，CJEA，2004，12(2)：183～184
Abstract Yhe growing law of the microorganisms and the rhamnose variation in the fermenting course of sterilized and
unsterilized Eulaliopsis binata show that the general growing law of non—‘cellulose decomposing series bacteria of Eulaliop—-
sis binata，T85—260 complies with that of the microorganisms and is not affected by other factors in fermenting process；rh—
aninose content continues to increase before the complete separation of fiber until 0．35 g／L or so；the fermenting process of
sterilized Eulaliopsis binata is a little longer；there is no need to sterilize Eulaliopsis Binata，tap water，equipment，etc．in
the course of biopulping．
Key words Eulaliopsis Binata，Biopulping，Sterilization and unsterilization
种植龙须草有显著生态和经济效益 ，用其作造纸原料易成浆 、易漂 白和纸浆得率高，所制纸张物理性能
较好 ，是制造高档纸的优质原料 ，其纤维含量和品质优于湿地松、杨树 、桦木和毛竹等，可节省大量木材 叫 ，
但因常规化学制浆工艺成本和能耗高 ，纸浆得率低 ，环境污染严重等而制约了龙须草制浆及造纸业 的发展。
为此 比较研究 了灭菌与未灭菌龙须草生物制浆过程中微生物生长及鼠李糖的变化规律 ，探讨未灭菌龙须草
和设备等杂菌对生物制浆的影响，为生产龙须草优质纸浆提供理论依据。
1 试验材料与方法
供试龙须草非纤维素降解菌“T85～260”系列高效脱胶菌株由中国农业科学院麻类研究所选育并改进
构建，采用改进的肉汤活化、扩大培养基，供试风干龙须草由湖南农业大学生态研究所提供，龙须草分别经灭
菌和未灭菌处理后进行生物制浆比较研究。龙须草接种浸泡振荡 15min时取样作为0h样品，以后每隔 3h
对振荡龙须草发酵液取样直至 15h，所取样品经 1．65万 r／min高速离心 15min后 ，取其上清液经 0．45 m水
性微孔滤膜过滤后作为色谱分析样品。采用 Waters公 司高效液相色谱系统检测分析发酵液和纯培养菌悬
液中糖类，色谱柱为 Waters sugar—pakl，流动相为去离子超纯净水，流速为 0．3mL／min，进样量 lOlL，以410
示差检测器(内部温度 40C)检测 ，柱温 80℃。用平板计数法测定龙须草生物制浆过程 中微生物生长动态
变化。
2 结果与分析
2．1 龙须草发酵过程中微生物生长变化
龙须草发酵过程中微生物群体测定结果见 图 1，由于龙须草接种液未添加有机营养物质 ，且龙须草中溶
出营养物质速率较慢 ，其成分和比例与培养基有所不同，龙须草接种“T85～260”系列高效脱胶菌株后 2h内
*国家高技术发展(863)计划项 目(2001AA214181)和农业 部“龙须草产业化关键技术研究与示范”项 目共同资助
收稿 Et期 ：2003—06—30 改 回 日期 ：2003—07—31
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活菌量变化较小，而2～8h时活菌量快速增长，其增长速率近似于纯培养中对数生长期速率，说明“T85～
260”系列高效脱胶菌株适应龙须草发酵新环境后 ，进入“胶养菌一 菌产酶一 酶脱胶”生 物大循环 阶段 ；
8～lOh时活菌量稳定 ，此时观察龙须草样品其纤维分散 ，发酵过程 已完成 ；至 lOh后活菌量下降，可能是由半
纤维素线性聚糖主链及侧链降解的甘露聚糖、甘露糖、葡萄糖、木糖及其低分子聚糖迅速减少缘故所致，
j型
赣
靛
赣
枢
0 2 4 6 8 10 12
时间，h
图 1 龙须草发酵过程 中微生
物生长变化
“T85～260”系列高效脱胶菌株在整个发酵过程中生长变化 曲线符合一般
微生物生长规律 ，未受到其他因素影 响。来 自原料龙须草、设备、空气 、自
来水的杂菌在龙须草接种 4h内(见图 1)其活菌量基本无 明显变化 ，4h后
其活菌量迅速上升，并在 1lh左右超过“T85～260”系列高效脱胶菌株数
量 ，说明杂菌对龙须草发酵环境适应期较长 ，只有 当高效菌株大量繁殖并
分泌多种脱胶酶“定向爆破”非纤维素物质 时，即产生大量可被利用的营
养物质后才能进入快速生长阶段。而龙须草发酵期间“T85～260”系列高
效脱胶菌株数量远高于杂菌 ，对龙须草发酵起 了主导作 用，杂菌可能 消耗
非纤维素降解产物而起到消除“反馈抑制”的协同作用。因龙须草发酵周
期短 ，杂菌生长较慢 ，短时间内不会损伤龙须草纤维 ，也不会对高效菌株生
Fig_ Mi g “ism g“ 出 “ 。 长产生 明显影响
，故应用龙须草非纤维素降解菌进行龙须草生物制浆 ，可
i“E“ 。p B Ⅱ “bi 。pi“g 不必对龙须草原料
、 自来水以及用于脱胶的设备等进行灭菌处理 。
2．2 灭菌与未灭菌龙须草发酵过程中鼠李糖的变化
龙须草半纤维素是多聚戊糖和多聚己 糖的混合物 ，其单糖成分包括甘露糖、半乳糖、木糖、葡萄糖和鼠
李糖等。灭菌与未灭菌龙须草(见图2)浸泡振荡发酵过程中除Oh外发酵液
均检测到鼠李糖 ，这进一步证明“T85～260”系列高效脱胶菌株在龙须草发
酵过程中降解 了半纤维素 ，获得 自身用做 C源的甘露糖和木糖等，而发酵
液中留下鼠李糖游离 。图 2表明鼠李糖浓度在龙须草纤维分散(发酵工艺
完成)前一直呈升高趋势 ，其峰值为 0．35g／L左右 ，且灭菌龙须草发酵过程
相对略长 ，一旦发酵工艺结束其浓度则下 降，降幅可能 与发酵液 中微生物
数量有关 ，由于灭菌龙须草发酵液中杂菌少 ，因而其鼠李糖浓度降速略慢。
3 小 结
本研究表明“T85～260”系列高效脱胶菌株全发酵过 程生长曲线 未受
到其他因素的影响，并对龙须草发酵起主导作用 ，来 自原料龙须草、设备 、
空气和自来水的杂菌可能消耗非纤维素降解产物而起 到消除“反馈 抑制”
的协同作用。灭菌和未灭菌龙须草发酵过程中鼠李糖浓度在龙须草纤维
袋
妊
扑
噬
0 3 6 9 l2 l 5
时间，h
图 2 灭菌与未灭菌龙须草发酵液
中鼠李糖浓度的变化
Fig．2 Rhamnose variation in the fe—
rmenting liquid of sterilized and
分散(发酵工艺完成)前一直呈升高趋势 ，只是灭菌龙须草发酵过程相对略 “ ed Eulaliopsis
长 ，一旦发酵工艺结束其浓度则下降，由于灭菌龙须草发酵液 中杂菌少 ，因而其 鼠李糖浓度下降略慢 。应用
龙须草非纤维素降解菌进行龙须草生物制浆 ，可不必对龙须草原料 、自来水以及用于脱胶的设备等进行灭菌
处理。有关杂菌种类及其在杂菌群体 中所占比例 ，特别是大规模生产中反复使用发酵罐和发酵池而未进行
灭菌处理，杂菌对“T85～260”系列高效脱胶菌株是否产生明显影响和分解纤维 素，如何结合“T85～260”系
列高效脱胶菌株培养和发酵条件调控缩短制浆时间尚待深入研究。
参 考 文 献
1 刘向华 龙须草栽培与管理 中国生态农业学报，2001，9(2)：3O
2 张友德，张君芝，周大明等 龙须草资源的开发与利用前景 武汉植物学研究、1993，11(3)：273～279
3 周茂堂，杨景峰，步兆鹤 龙须草蓄水保土效益和增产技术措施的试验研究 中国水土保持，1990(9)：35～37
4 邹冬生，王凤翱，阳树英等 龙须草叶片形态解剖结构与生理功能的研究 西北植物学报，2000(3)：484～488
5 冯湘元，刘正初，彭源德等 麻高效脱胶菌株 T85～260培养技术研究 中国麻作，1995，17(3)：30～33
6 刘正初 ，冯湘元，彭源德 等 苎麻生物脱胶技术与设备生产应用研究 中国农业科学 ，2000，33(4)：68～74
7 邬义明主编 植物纤维化学 北 京：中国轻 工业出版社 ，2000 224～269
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