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固态混菌发酵纤维素酶工艺研究

作　者: 罗永生
导　师: 常春
学　校: 郑州大学
专　业: 发酵工程
关键词: 纤维素酶绿色木霉黑曲霉紫外育种固态发酵混菌发酵
分类号: TQ925
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

随着世界经济的发展,煤炭,石油等天然石化燃料日渐枯竭,能源与环境问题是全人类的共同问题,各国政府都十分关注对新的能源来源的研究。纤维素类物质是自然界中最廉价、最丰富的一类可再生资源。而目前对纤维素的利用率还很低,技术也不完善,造成大量资源的浪费,也带来了环境的污染。纤维素酶能将纤维素分解为糖类,使纤维素便于利用。因而,纤维素酶的活性是影响纤维素利用率的关键因素,也制约纤维素利用在解决能源危机中起的作用。本实验利用紫外诱变筛选的方法选育出优良绿色木霉诱变株。通过单因素及正交实验考察绿色木霉诱变株较好的产酶条件,并对其发酵条件进行优化。联合黑曲霉进行混菌发酵实验,考察混菌发酵试验条件并优化,结论如下：(1)介绍了纤维素酶的相关知识、当前纤维素酶发酵工艺的研究进展及遇到的问题。(2)通过紫外诱变育种的方法选育出产酶活性较高的绿色木霉诱变株,与原菌株相比,诱变株的产酶活性提高193%。(3)通过单因素考察,硫酸铵的添加量,培养时间,培养温度,培养基初始pH对产酶活性的影响较大。(4)通过正交优化实验,绿色木霉诱变株最好的产酶条件为：麸皮：秸秆=1：4(总5g),料水比1：2,2%吐温20,2%的硫酸铵,温度30℃,培养时间120h,初始pH值4.4。产酶活性：FPA酶活为12.15 IU/g,C1酶活为16.57 IU/g,Cx酶活18.39 IU/g,β-葡萄糖苷酶酶活13.81 IU/g。(5)通过绿色木霉酶与黑曲霉的混菌发酵试验,发现菌种的接入次序、温度的变动、初始pH值,培养时间对混菌产酶的影响较大。(6)通过正交优化实验,混菌发酵最好的产酶条件为：麸皮：秸秆=1：4(总5g),料水比1：2,2%吐温20,2%的硫酸铵,pH值5.0,接入绿色木霉0.5mL于30℃培养3d后接入黑曲霉1.5mL于25℃培养2d,产酶活性FPA酶活17.45 IU/g提高43.62%,同时产C1酶活19.35 IU/g,Cx酶活20.56IU/g,β-葡萄糖苷酶酶活15.68 IU/g,相对绿色木霉单独发酵分别提高11.78%,11.80%,11.93%。

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-12
1 绪论  12-25
  1.1 前言  12
  1.2 纤维素酶的性质  12-14
    1.2.1 纤维素酶的组分  12-13
    1.2.2 纤维素酶的作用机制  13
    1.2.3 纤维酶的来源  13-14
  1.3 纤维素酶的生产工艺  14-21
    1.3.1 纤维素酶菌株的选育  14-15
    1.3.2 纤维素酶的发酵工艺  15
    1.3.3 纤维素酶的混菌发酵工艺  15-16
    1.3.4 工艺条件对纤维素酶活性的影响  16-21
      1.3.4.1 原料的影响  16-17
      1.3.4.2 温度的影响  17-18
      1.3.4.3 pH值的影响  18
      1.3.4.4 水分的影响  18-19
      1.3.4.5 混合菌种搭配  19-20
      1.3.4.6 接种方法与接种量的影响  20-21
    1.3.5 纤维素酶的分离纯化  21
  1.4 纤维素酶在实际生产中的应用  21-23
    1.4.1 纤维素酶在食品加工行业的应用  22
    1.4.2 纤维素酶在饲料工业中的应用  22
    1.4.3 纤维素酶在纺织工业中的应用  22
    1.4.5 纤维素酶在燃料酒精生产中的应用  22-23
  1.5 研究中存在的问题及发展方向  23-24
  1.6 本课题的研究内容及创新点  24-25
2 绿色木霉菌株的诱变选育  25-33
  2.1 引言  25-26
  2.2 实验部分  26-31
    2.2.1 实验材料  26-27
    2.2.3 试剂及培养基的配置  27-28
    2.2.4 实验方法  28-29
    2.2.5 葡萄糖标准曲线的绘制  29-30
    2.2.6 酶活定义  30-31
  2.3 实验结果与讨论  31-32
    2.3.1 诱变致死率  31
    2.3.2 产酶菌株的复筛  31-32
  2.4 结论  32-33
3 绿色木霉的固态发酵工艺研究  33-49
  3.1 引言  33
  3.2 单因素实验  33-36
    3.2.1 滤纸酶活力测定方法  33-34
    3.2.2 C_1酶活力测定  34
    3.2.3 C_x酶活力测定  34
    3.2.4 β-葡萄糖苷酶活力测定  34
    3.2.5 碳源  34-35
    3.2.6 氮源  35
    3.2.7 料水比  35
    3.2.8 表面活性剂  35
    3.2.9 pH值  35
    3.2.10 培养温度  35-36
    3.2.11 培养时间  36
    3.2.12 接种量  36
  3.3 单因素实验结果分析  36-47
    3.3.1 碳源对产酶的影响  36-39
    3.3.2 氮源对产酶的影响  39-40
    3.3.3 水分对产酶的影响  40-41
    3.3.4 表面活性剂的影响  41-43
    3.3.5 pH值对酶活的影响  43-44
    3.3.6 温度对酶活的影响  44-45
    3.3.7 培养时间对酶活的影响  45-46
    3.3.8 接种量对酶活的影响  46
    3.3.9 小结  46-47
  3.4 优化实验  47-48
    3.4.1 实验设计  47
    3.4.2 实验结果与讨论  47-48
  3.5 结论  48-49
4 混菌发酵工艺研究  49-57
  4.1 引言  49
  4.2 单因素实验部分  49-51
    4.2.1 实验材料  49-50
    4.2.2 实验方法  50-51
      4.2.2.1 接种方式  50
      4.2.2.2 接种量  50
      4.2.2.3 pH值  50
      4.2.2.4 培养温度  50-51
  4.3 实验结果与分析  51-54
    4.3.1 接种方式对混菌产酶的影响  51-52
    4.3.2 接种量对混菌产酶的影响  52-53
    4.3.3 pH值对混菌产酶的影响  53-54
    4.3.4 培养温度对混菌产酶的影响  54
  4.4 混菌发酵工艺优化  54-56
    4.4.1 实验设计  54-55
    4.4.2 实验结果  55-56
  4.5 结论  56-57
5 结论与展望  57-58
  5.1 结论  57
  5.2 展望  57-58
致谢  58-59
参考文献  59-63
发表论文  63

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