A fehérrothadt gombák értékelése a fa biopulpálásához

Kyu-Young Kang

1 Erdőforrások Tanszék, Dongguk Egyetem, Szöul 100-715, Korea.

Jung-Suk Sung

2 Élettudományi Tanszék, Dongguk Egyetem, Szöul 100-715, Korea.

Dae-Young Kim

1 Erdőforrások Tanszék, Dongguk Egyetem, Szöul 100-715, Korea.

Absztrakt

Az ergoszterin részt vesz a gombasejtek növekedésében, mint a gombasejtek membránjának fő alkotóeleme. Ez egy olyan mutató lehet, amely a gomba aktivitását mutatja, és tartalma függ a gomba törzseitől, tenyészettől, növekedési körülményektől és így tovább. Ebben a tanulmányban a Koreában izolált három fehérrothadó gomba törzsének gombatevékenységét és növekedési mintázatát értékelték az ergoszterin tartalom meghatározásával az inkubáció során. A bomlástesztet és a fa kémiai elemzését is elvégeztük a gomba aktivitása és a fehérrothadó gombák fa lebontó képessége közötti összefüggés 60 napig történő igazolására. A kísérletek eredményei szerint a vizsgálati törzsek a bomlás korai szakaszában szelektíven lebontják a fa nagy mennyiségű lignint. Különösen a Phanerochaete chrysosporium mutatta ki a legjobb képességet a lignin szelektív lebontására a tesztgombák között. Javasoljuk, hogy az ergoszterintartalom meghatározása a gombakultúrában az inkubáció során a fehér rothadásgombák egyszerű és hatékony szűrési módszere a fa biopipolásához való alkalmazásra.

A fa főleg ligninből, cellulózból és hemicellulózokból áll. Köztudott, hogy a fehérrothadó gombák szelektíven lebontják a lignint a fában. A biopulpírozás a faforgács lignint lebontó gombákkal történő kezelése a pépesítés előtt. Körülbelül 10 000 fehérrothadó gombafaj létezik, amelyek különböző képességekkel képesek lebontani a lignint, a cellulózt és a hemicellulózokat. A biopulpeléshez megfelelő fajok és törzsek megtalálásához szűrőprogramot indítottak a gyorsan növekvő törzsek azonosítására, amelyek szelektíven eltávolíthatják a lignint a fáról (Akhtar et al., 1999). Noha sokféle módszer létezik a fehérrothadó gombák szűrésére, az egyik legmegfelelőbb eljárás a bomlás értékelése (a lignin- és facukor-tartalom kémiai elemzése) a gyorsított bomlási kamrákba helyezett oltott fatömbökből származik. Az ezzel a módszerrel kiválasztott fajok szintén sikeres jelöltnek bizonyultak a fa biológiai előkezelésére mechanikai pépesítési eljárásokhoz, vagy a nagy hozamú fatermelésben alkalmazott kémiai előkezelések alternatívájaként (Blanchette et al., 1992).

Az ergoszterin a gombák indikátora, és szerepet játszik a gombasejtek növekedésében, mint a gombasejtek membránjának fő összetevője (Weete és Gandhi, 1996; Ekblad et al., 1998). Így ez a vegyi anyag felhasználható az élő gomba biomassza becslésére különböző szilárd szubsztrátokon belül (Pasanen és mtsai, 1999; Hart és Brokes, 1996; Seitz és mtsai, 1979; Pennanen és mtsai, 1998).

Ebben a tanulmányban három fehérfehér rothadásgombát, a Phanerochaete chrysosporium, a Ceriporiopsis subvermispora és a Trametes versicolor tesztelték a fehér rothadásgombák szűrési módszerének értékelésére a fa biopipolásához való alkalmazásra. Ezek a gombák jól ismertek, mint fa lebontó gombák, és kiváló a lignin lebontási képességük a fában. Az egyes vizsgálati törzsek gomba növekedési mintázatát és aktivitását az inkubálás során értékeltük a gomba tenyészetek ergoszterin tartalmának meghatározásával, hogy összehasonlítsuk őket a bomlási mintákkal.

Anyagok és metódusok

Gombatörzsek és növekedési közeg

Három fehérrothadó gomba törzset, a P. chrysosporium KCCM 34740, a T. versicolor KCCM 11258 és a C. subvermispora KFRI 21078 -t a Koreai Mikroorganizmusok Kulturális Központjától (KCCM, Szöul, Korea) és a Koreai Erdészeti Kutatóintézettől (KFRI) nyertük., Szöul, Korea). A törzseket beoltottuk és YM táptalajban (Difco 271120) és folyékony burgonya-dextróz táptalajban növesztettük 29 ± 1, relatív páratartalom mellett 70 ± 1%, 7 napig rázással. A táptalaj összetételét az 1. táblázat mutatja .

Asztal 1

A tanulmányban alkalmazott tenyészközeg összetétele

Fakockák

Húszéves fenyőt (Pinus densiflora S. et Z.) és nyárfát (Populus alba x glandulosa) 2001 januárjában a koreai Namyangju-i Dongguki Egyetem Kutatóerdőjéből nyertek. A rönköket kéregezték, majd a kivágás után azonnal fűrészelték. Az ezt követő fűrészárut később szárítottuk a levegőben. A levegőben szárított fafa fűrészárut összegyűjtöttük, majd a KS F 2201 koreai standard vizsgálati módszereknek megfelelően egy normál hexahedron fatömbbé fűrészeltük, mindkét oldalán 20 ± 1 mm-es fát. a gomba beoltása előtt 24 órán át.

Az ergoszterol tartalmának meghatározása

Wood Decay Test

Az egyes törzsek faanyag-romlási tesztjét a Koreai KS F 2213 szabvány vizsgálati módszerekkel hajtották végre. Valamennyi vizsgálatot három példányban végeztük.

A teljes tesztidőszak 60 nap volt. A bomlási teszt kezdetétől számított 10 naponta fatömböket gyűjtöttünk a súlycsökkenés meghatározása céljából. Az összegyűjtött fatömböket megtisztítottuk és kemencében szárítottuk, hogy megmérjük a kemence száraz tömegét. Az egyes fatömbök súlycsökkenését az alábbi egyenlettel számoltuk.

Ahol W1 a kemence száraz tömege a vizsgálat előtt, W2 a romlott fatömb kemencében szárított tömege a vizsgálat után.

A fadarabok alkáli oldhatósága és kémiai elemzése

A bomlási tesztből származó fatömbök kémiai összetételét elemeztük a tesztgombák fa lebontási mintázatának jellemzésére. A T 212 om-93 (1% NaOH oldhatóság) és a T 222 om-88 (holocellulóz és lignin tartalom) TAPPI standard vizsgálati módszerek szerint végeztük. Kontrollként a tiszta fa tömböt használtuk. Az összes tesztet három példányban hajtottuk végre.

Eredmények és vita

Ergoszterin tartalma a gombakultúrában

A teszt gombákat optimális növekedési körülmények között inkubáltuk 15 napig. Az inkubációs idő szerinti ergoszterintartalom-mérés eredményét az 1. ábra mutatja. Az egyes tesztgombák gombás aktivitásának és növekedési mintájának tekinthető. A C. subvermispora esetében az ergoszterintartalom legnagyobb értéke 1,22% volt az inkubáció 6. napján. Figyelembe kell venni, hogy a C. subvermispora kiváló inkubációs képességgel rendelkezik az inkubáció korai szakaszában. Ez az eredmény összhangban van Messner et al. (1998), amely e gomba növekedési mintázatára hivatkozott. Másrészt a P. chrysosporium a tesztgombák közül a legmagasabb értéket, 1,31% -ot mutatta az inkubáció 10. napján. A T. versicolor esetében a legmagasabb érték 1,07% volt az inkubáció 14. napján. Az ergoszterin-tartalom mérésének eredményeként az összes tesztgomba kiváló növekedési képességet mutatott az inkubáció korai szakaszában. Ellenőrizték, hogy a P. chrysosporium és a C. subvermispora különösen magas gombás aktivitással és növekedési képességgel rendelkezik-e az optimális növekedési körülmények között az inkubációt követő 10 napon belül.

A tesztgombák ergoszterintartalmának változásai az inkubációs idő függvényében.

A fatömbök fogyása

A fatömb bomlási tesztben összesen 60 nap alatt az összes tesztgomba a legnagyobb súlynövekedési sebességet mutatta a tesztidőszak első 10 napjában (2. és 3. ábra). 3). A bomlás előrehaladása szerint a fa súlycsökkenése megnőtt, de a növekvő súlycsökkenés 10 napos tesztidőszak után enyhe lejtést mutatott. A nyárfa tömb súlycsökkenése nagyobb volt, mint a fenyőfa tömb. Ezért úgy véljük, hogy az összes tesztgomba a keményfát részesíti előnyben a puhafa helyett. A vizsgálati gombák közül a P. chrysosporium mutatta a legnagyobb súlycsökkenési értéket a tesztidőszak első 10 napjában. A fenyőfa és a nyárfa tömbben 6,12%, illetve 7,23% volt.

A fenyőfa tömbök súlycsökkenésének változásai a fahullás vizsgálatában.

A nyárfa tömbök súlycsökkenésének változásai a fa rothadásának vizsgálatában.

Az ergoszterin-tartalom mérésének és a faanyagok tesztjének eredményeiben mindhárom vizsgálati gomba kimutatta a fa lebontásának kiváló képességét a korai bomlási szakaszban a magas gombaaktivitással. Különösen a P. chrysosporium mutatta ki a legkiválóbb képességet a fa lebontására a stabil növekedési görbével.

Fa tömbök alkáli oldhatósága

A fahullás fokozatának meghatározásához megmértük a fatuskók alkáli oldhatóságát. A P. chrysosporium által lebontott fatömb lúgos oldhatósága mind a fenyőben, mind a nyárban volt a legmagasabb (4. és 5. ábra). 5.) Azt jelzi, hogy a P. chrysosporium képes a fa lebontására a tesztgombák közül a legjobban. A C. subvermispora nagyobb mértékben növelte az alkáli oldhatóságot a nyárban, mint a fenyőben. A T. versicolor esetében viszonylag alacsony a fa lebomlási képessége, a legalacsonyabb értékkel a vizsgálati gombák között, míg a legmagasabb érték a nyár bomlásának utolsó szakaszában. Ezek az eredmények összhangban vannak a fogyás és az alkáli oldhatóság korábbi eredményeivel (Blanchette et al., 1992).