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微生物发酵法生产纤维素酶

作　者: 李收
导　师: 杨平平
学　校: 山东轻工业学院
专　业: 轻工技术与工程
关键词: 纤维素酶 诱变育种 发酵
分类号: TQ925
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


纤维素酶是一种重要的酶产品,主要由外切β-葡聚糖酶、内切β-葡聚糖酶和β-葡萄糖苷酶等组成,还有很高的木聚糖酶活力。生物和化学抗性非常强的天然纤维素大分子可以在这三类酶共同水解的作用下,降解成为结构简单的葡萄糖分子。这对于缓解当前全世界所面临的粮食、能源以及环境等方面的问题具有非常重要的作用。目前,限制纤维素酶广泛应用的原因主要是纤维素酶产生菌的产酶能力比较低,且所产酶系的组分不平衡。人们针对纤维素酶菌株工业化生产规模中存在的这些实际问题进行了多方面的努力,但是一直未取得突破性进展。我们的研究以本实验室筛选得到的里氏木霉YZ-68为研究对象,分别从诱变选育高产菌株、优化发酵培养基、优化发酵条件三方面进行了研究和讨论。首先通过紫外、微波、亚硝酸钠及亚硝基胍复合诱变得到一株高产纤维素酶菌株,将其命名为里氏木霉NTG-84。传代试验证明菌株遗传特性稳定。之后在摇瓶中采用单因素试验对菌株的发酵培养基进行优化,尤其对纤维素酶发酵产生非常重要影响的碳源、氮源、初始pH进行了研究。优化后培养基的组成为:麸皮2%;微晶纤维素8%;蛋白胨3%;（NH4）2SO4 0.2%;MgSO4·7H2O 0.15%;KH2PO4 2%;吐温-80 1 mL/L,初始pH 5.5。摇瓶装液量为80 mL/500 mL,接种量为5%,发酵时间为120 h,发酵温度为30℃。利用10 L自动控制发酵罐进行NTG-84的放大试验,装液量6.5 L,初始的搅拌速度为200 r/min,发酵初始通气率1.5 vvm,发酵24 h后根据发酵罐中的溶氧情况对搅拌速度和通气率予以调节,使溶氧维持于20%以上。同时,对碳源微晶纤维素采用流加的方法进行添加,30℃发酵培养120 h后其滤纸酶活达到72.98 IU/mL。

全文目录


摘要  8-9
ABSTRACT  9-10
第1章 绪论  10-18
  1.1 纤维素酶菌种选育研究概况  10-12
    1.1.1 菌种筛选  11
    1.1.2 诱变育种  11-12
  1.2 纤维素酶发酵条件研究  12-14
    1.2.1 碳源对纤维素酶发酵的影响  13
    1.2.2 氮源对纤维素酶发酵的影响  13
    1.2.3 金属离子对纤维素酶发酵的影响  13
    1.2.4 培养基温度和 pH 对纤维素酶发酵的影响  13
    1.2.5 溶氧与通风量对纤维素酶发酵的影响  13-14
  1.3 纤维素酶的应用  14-17
    1.3.1 在食品工业的应用  14-15
    1.3.2 在饲料工业中的应用  15
    1.3.3 在生物能源开发方面的应用  15-16
    1.3.4 在其他方面的应用  16-17
  1.4 本课题研究的主要内容  17-18
第2章 纤维素酶高产菌株的选育  18-29
  2.1 实验  19-23
    2.1.1 实验原料  19-20
    2.1.2 实验方法  20-23
  2.2 结果与讨论  23-28
    2.2.1 葡萄糖标准曲线的测定  23
    2.2.2 紫外诱变致死率的测定  23-24
    2.2.3 微波诱变致死率的测定  24
    2.2.4 亚硝酸钠诱变致死率的测定  24-25
    2.2.5 亚硝基胍诱变致死率的测定  25
    2.2.6 紫外诱变及筛选结果  25-26
    2.2.7 微波诱变及筛选结果  26
    2.2.8 亚硝酸钠诱变及筛选结果  26-27
    2.2.9 亚硝基胍诱变及筛选结果  27
    2.2.10 复筛结果  27-28
    2.2.11 遗传稳定性实验  28
  2.3 本章小结  28-29
第3章 纤维素酶摇瓶中发酵条件的优化  29-39
  3.1 实验材料  29-30
    3.1.1 供试菌株  29
    3.1.2 主要仪器  29
    3.1.3 主要试剂  29
    3.1.4 培养基  29-30
  3.2 实验方法  30
    3.2.1 纤维素酶液的制备  30
  3.3 单因素试验优化纤维素酶的发酵条件  30-37
    3.3.1 装液量对纤维素酶发酵的影响  30-31
    3.3.2 温度对纤维素酶发酵影响  31
    3.3.3 初始 pH 对纤维素酶发酵影响  31-32
    3.3.4 接种量对纤维素酶发酵的影响  32-33
    3.3.5 发酵周期对纤维素酶发酵的影响  33
    3.3.6 不同氮源对纤维素酶发酵影响  33-34
    3.3.7 氮源的添加量对纤维素酶发酵的影响  34-35
    3.3.8 不同碳源对纤维素酶发酵的影响  35
    3.3.9 碳源比例对纤维素酶发酵影响  35-36
    3.3.10 无机离子及表面活性剂添加量对纤维素酶发酵的影响  36-37
  3.4 本章小结  37-39
第4章 纤维素酶发酵罐中发酵工艺的优化  39-43
  4.1 实验  39-40
    4.1.1 供试菌株  39
    4.1.2 主要仪器  39-40
    4.1.3 主要试剂  40
    4.1.4 培养基  40
  4.2 纤维素酶发酵工艺的研究  40-42
    4.2.1 固定通气量对产酶的影响  40-41
    4.2.2 调节通气量对发酵的影响  41
    4.2.3 微晶纤维素分批添料对发酵的影响  41-42
    4.2.4 微晶纤维素流加对发酵的影响  42
  4.3 本章小结  42-43
第5章 结论  43-44
  5.1 结论  43-44
参考文献  44-48
致谢  48-49
在学期间主要科研成果  49

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中图分类: > 工业技术 > 化学工业 > 其他化学工业 > 发酵工业 > 酶制剂（酵素）
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