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液体深层发酵产纤维二糖酶及其在木质纤维素协同水解中的应用

作　者: 赵海峰
导　师: 夏黎明
学　校: 浙江大学
专　业: 生物化工
关键词: 纤维二糖酶液体深层发酵玉米秸秆纤维素酶酶水解
分类号: TQ925
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

纤维二糖酶在降解木质纤维原料过程中起着关键性的作用,而常用的里氏木霉(Trichoderm reesei)纤维素酶系中纤维二糖酶的活力明显不足,严重降低了纤维素酶的糖化效率,针对以上问题,本文主要对液体深层发酵生产纤维二糖酶、纤维二糖酶协同降解碱预处理后的玉米秸秆纤维残渣进行了一系列研究。采用黑曲霉Aspergillus niger ZU-04在液体深层培养条件下产纤维二糖酶,培养基中葡萄糖、玉米浆粉、麸皮的浓度分别为2.0%、0.3%、1.0%,30℃培养5d,酶活力达到最高,为5.93IU/mL,而变温培养(前2d,30℃；之后,28℃)4d,酶活力达到最高,为6.23IU/mL。研究了重组里氏木霉Trichoderm reesei-2在不同诱导条件下的产酶效果,结果表明：乳糖的诱导效果最好,纤维二糖酶酶活力最高可达15.76IU/mL,是原始菌株的78.8倍。葡萄糖/微晶纤维素或乳糖/微晶纤维素的诱导效果略低于乳糖,最高酶活分别为11.45IU/mL、2.37IU/mL,而以葡萄糖或微晶纤维素为碳源,酶活力不到2IU/mL。增强现有里氏木霉纤维素酶制剂中纤维二糖酶的比例,对纤维素酶的总体催化活力及协同降解性能具有重要影响。试验结果发现：向里氏木霉纤维素酶系中添加纤维二糖酶,酶制剂中的外切-p-葡聚糖酶活力和滤纸酶活力分别提高了47.5%、24.6%,内切-p-葡聚糖酶活力变化不大。玉米秸秆纤维残渣的酶解实验表明：纤维素酶用量为20FPIU/g底物,酶解48h,酶解得率为65.7%,补加纤维二糖酶,可有效降低纤维二糖的反馈抑制作用提高酶水解得率。当CBIU/FPIU提高到0.51时,酶解得率达到80.9%,继续提高CBIU/FPIU的值,酶解得率无明显的提高。本文的研究结果在纤维素资源生物转化与利用方面具有广阔的应用前景。

全文目录

目录  4-7
致谢  7-8
摘要  8-9
ABSTRACT  9-11
第一章文献综述  11-27
  1.1 概述  11
  1.2 纤维素酶  11-15
    1.2.1 纤维素酶系的组成  11-12
    1.2.2 纤维素酶的性质  12
    1.2.3 纤维素酶的作用机制  12-14
    1.2.4 纤维素酶的生产  14-15
  1.3 纤维二糖酶  15-21
    1.3.1 纤维二糖酶的来源  15
    1.3.2 纤维二糖酶的酶学特性  15-16
    1.3.3 纤维二糖酶的结构和催化机理  16-17
    1.3.4 纤维二糖酶的应用  17-21
  1.4 纤维素原料的生物利用  21-26
    1.4.1 木质纤维原料  21-23
    1.4.2 木质纤维原料的预处理  23-25
    1.4.3 纤维素的酶法糖化  25-26
  1.5 本论文的研究思路  26-27
第二章黑曲霉液体深层发酵产纤维二糖酶的研究  27-36
  2.1 材料与方法  27-30
    2.1.1 菌种  27
    2.1.2 培养基  27
    2.1.3 主要试剂  27-28
    2.1.4 主要设备  28-29
    2.1.5 摇瓶发酵  29
    2.1.6 分析测定方法  29-30
  2.2 结果与分析  30-34
    2.2.1 添加麸皮对产酶的影响  30-31
    2.2.2 葡萄糖对产酶的影响  31-32
    2.2.3 玉米浆粉对产酶的影响  32-33
    2.2.4 恒温和变温对产酶的影响  33
    2.2.5 变温培养条件下的产酶进程  33-34
  2.3 小结  34-36
第三章重组里氏木霉液体深层发酵产纤维二糖酶的研究  36-46
  3.1 材料与方法  36-37
    3.1.1 菌种  36
    3.1.2 培养基  36
    3.1.3 主要试剂  36-37
    3.1.4 主要设备  37
    3.1.5 摇瓶发酵  37
    3.1.6 分析测定方法  37
  3.2 结果与分析  37-45
    3.2.1 葡萄糖诱导下的产酶研究  37-38
    3.2.2 乳糖诱导下的产酶研究  38-40
    3.2.3 微晶纤维素诱导下的产酶研究  40-41
    3.2.4 葡萄糖和微晶纤维素共同诱导下的产酶研究  41-42
    3.2.5 乳糖和徽晶纤维素共同诱导下的产酶研究  42-43
    3.2.6 不同诱导条件下产酶效果的比较  43
    3.2.7 重组纤维二糖酶的性质  43-45
  3.3 小结  45-46
第四章玉米秸秆的预处理  46-53
  4.1 材料与方法  46-48
    4.1.1 原料  46
    4.1.2 主要试剂  46-47
    4.1.3 预处理方法  47
    4.1.4 分析测定方法  47-48
  4.2 结果与分析  48-51
    4.2.1 氢氧化钠预处理  48-49
    4.2.2 稀硫酸预处理  49-50
    4.2.3 碱预处理和稀酸预处理的比较  50-51
  4.3 小结  51-53
第五章玉米秸秆酶法糖化的研究  53-63
  5.1 材料与方法  53-56
    5.1.1 纤维原料及预处理  53
    5.1.2 主要试剂  53
    5.1.3 主要设备  53
    5.1.4 酶制剂  53-54
    5.1.5 纤维残渣的酶解  54
    5.1.6 分析测定方法  54-56
  5.2 结果与分析  56-62
    5.2.1 添加纤维二糖酶对Cx酶活力、C_1酶活力及滤纸酶活力的影响  56-57
    5.2.2 纤维素酶用量对酶解效率的影响  57-58
    5.2.3 纤维素酶降解纤维残渣的时间进程  58-59
    5.2.4 纤维二糖酶的协同水解作用  59-60
    5.2.5 纤维二糖酶协同水解玉米秸秆残渣的时间进程  60-61
    5.2.6 不同纤维二糖酶协同水解作用的比较  61-62
  5.3 小结  62-63
第六章结论与建议  63-65
  6.1 结论  63-64
  6.2 展望  64-65
参考文献  65-75
附录  75

液体深层发酵产纤维二糖酶及其在木质纤维素协同水解中的应用

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