高活力木聚糖酶菌株的筛选、酶学性质及酶解应用

实验分离鉴定了高产木聚糖酶曲霉菌株,研究其固态发酵产酶条件及酶学性质。经菌落形态观察、ITS基因序列分析菌株在系统分类中的地位。通过单因素固态发酵实验确定其最佳产酶条件。结果表明,高产木聚糖酶曲霉菌株鉴定为黑曲霉（Aspergillus niger）。其最佳产酶条件为：玉米芯与麸皮比例为1∶3、氮源为尿素、初始pH为3.5、料水比为1∶3.5和接种量为10.0%。在此条件下发酵120 h,木聚糖酶酶活最高可达10 446.92 IU/g。酶学性质研究表明,在pH为5.0、温度为45℃条件下木聚糖酶处于最优条件。糠醛（23.0 g /L）和5-羟甲基糠醛（25.7 g/L）对木聚糖酶的激活率分别达到15.9%和18.4%。Aspergillus niger SM751可以作为木聚糖酶潜在的生产菌株用于木质纤维素的酶解领域。     

利用农业废弃物制取纤维素酶的优化试验研究

以绿色木霉突变株为出发菌株,农业废弃物小麦秸秆和麸皮为主要原料,利用固体发酵法制取纤维素酶并对其发酵条件进行优化。首先通过正交试验设计,考察了秸秆与麸皮质量比、料水比、初始pH值、表面活性剂含量、硫酸铵含量、磷酸氢二钾含量、硫酸镁含量等7个因素对产酶的影响;利用正交试验数据,建立了BP神经网络模型并运用遗传算法对模型优化,得到了优化的固体发酵条件:秸秆与麸皮质量比为3.7:1.3,原料与水质量比为1:2.1,初始pH为4.5,表面活性剂为1.90%,(NH_4)_2SO_4 1.50%,K_2HPO_40.89%,MgSO_4·7H_2O 0.12%(以上均为原料质量分数)。经试验验证,所产纤维素酶酶活达到108.643U/g,相比初始固体发酵条件酶活提高了约38.6%。     

全细胞生物催化竹笋壳制备燃料乙醇的研究

以竹笋壳为原料,采用白腐菌(TST-01)对其进行预处理后,选择纤维素酶和木聚糖酶进行酶解,并在酶解产物中添加固定化混合菌种(嗜单宁管囊酵母和酿酒酵母)进行乙醇发酵。结果表明:白腐菌表现出优良的木质素降解性能,经过24d,木质素的降解率达到62.1%;6%木聚糖酶和10%纤维素酶混合,在初始pH值为4.5的条件下酶解6h,总糖转化率可达到67.54%;固定化混合菌种在发酵48h的酒精质量浓度可达到19.84g/L,高于游离混合菌种,也远高于单一菌种。     

里氏木霉和黑曲霉降解香蕉秆产可发酵糖的研究

研究了里氏木霉和黑曲霉以香蕉秆作为碳源生产纤维素酶的培养特性。采取30℃培养木霉30 h后接种黑曲霉,32℃混合培养,得到FPA和β-Gluase活性互补的酶系组成:FPA为920.6 U/g,β-Gluase为864.2U/g。对发酵曲降解香蕉秆的研究结果表明:当木霉纯培养曲和黑曲霉纯培养曲以2∶1混合酶解时,最大酶解得率达到30.6%,酶解得率比木霉纯培养曲提高16.8%;优化条件下混合培养的酶解得率为31.5%,达到最大酶解得率所需时间比木霉纯培养曲缩短4 h,酶解得率提高20.2%。混合培养不仅优化了纤维素酶系组成,提高了糖化效率,而且可大大简化生产全酶系纤维素酶的工艺。     

木聚糖酶的发酵动力学研究与分批补料控制

在里氏木霉发酵产木聚糖酶工艺研究基础上,构建了关于菌体生长、产物形成和底物消耗的发酵动力学方程,并依据发酵动力学过程特点设计了分批补料方案,研究了分批补料发酵过程中生物量、p H值、氨基氮、酶量等参数的变化特征。研究结果表明,分批补料发酵可提高发酵过程的生物量,避免菌体过早衰亡,在120 h后分批补料发酵可以延长菌体产酶时间,提高单位发酵体积的发酵酶活,为工业自动化控制生产奠定良好基础。     

产木聚糖酶菌株的筛选及产酶条件优化

通过透明圈法从土壤中筛选到两株产木聚糖酶菌株CS-1和CS-2,CS-2产木聚糖酶的酶活力优于CS-1。CS-2产木聚糖酶最佳发酵培养条件:碳源(甘蔗渣)3.0 g/ml,氮源(NH4Cl)0.5 g/ml,接种量为10%,250 ml三角瓶装液量50 ml,pH=8.0,温度为55℃,转速为160 r/min,发酵时间为3 d。在此发酵条件下,CS-2产木聚糖酶的酶活力达到7.980 U/ml。     

玉米秸秆酶解糖化液乙醇发酵的工艺优化

利用从4组混合乙醇酵母中筛选出的优势混合酵母,对玉米秸秆酶解糖化液的乙醇发酵工艺过程进行了优化试验。试验结果表明,管囊酵母和酿酒酵母组成的混合酵母具有较高的乙醇发酵能力,经60 h发酵,乙醇浓度最高可达12.55 g/L,乙醇产率为最大理论值的68.63%。根据对糖化液乙醇发酵的二次回归正交组合优化试验,当发酵温度为28.0℃,初始pH为5.2,接种量为8.1%时,实际乙醇浓度最高可达13.03g/L,乙醇产率为0.36 g/g,为最大理论值的70.59%,与所得乙醇发酵回归方程预测值基本相符。     

双菌比较优化稻草“液化”发酵产乙醇的研究

利用稻草液化产物为底物,分别采用酿酒酵母和休哈塔假丝酵母发酵生产乙醇,对影响发酵阶段的各因素进行优化,选取最佳菌种完成秸秆到乙醇的转化。结果表明,液化产物经酶解后葡萄糖浓度可达69.5mg/mL,是发酵制备乙醇的良好底物。优化发酵后,酿酒酵母更适合做液化产物的发酵菌种。适宜的发酵条件:初始葡萄糖浓度60~65 mg/mL,温度30℃,pH=6.0,装液量80 mL,接种量10%,发酵时间36 h,在此条件下乙醇得率可达49.3%,能达到理论得率的96.1%,转化率最高为0.27 g/g(乙醇/液化产物)。     

耐酒精半纤维素降解菌的筛选、鉴定及产酶分析

从石油污染严重地区的贫瘠土壤中筛选得到的一株高产木聚糖酶且能够耐受一定浓度酒精的细菌,经生理生化实验及16SrDNA鉴定为短小芽孢杆菌(Bacillus pumilus),命名为DT83。对其产木聚糖酶的发酵条件进行优化,结果表明:最适碳源为木聚糖,最适氮源为蛋白胨,产酶最适温度为28℃,最佳初始pH值为8.5。SDS-PAGE分析表明,木聚糖酶分子量约为23kD。DT83和E.coli BL21的酒精耐受实验结果比较表明,DT83具有较高酒精耐受度,可达到8%～10%。     

玉米秸秆酶解与厌氧发酵产氢实验研究

以粒度小于0.088 mm秸秆粉的酶解液为底物与热预处理活性污泥(其中TS%为6.77%,VS%为47.90%,COD为36.665 g/L)进行厌氧发酵产氢实验,以累积产氢量和产氢速率为考察指标,研究不同热预处理(100℃水浴)时间、初始p H值、酶解液浓度、发酵温度对厌氧发酵产氢的影响,并利用修正的Gompertz方程对产氢过程进行回归分析,优化出最佳玉米秸秆酶解液厌氧发酵产氢的工艺参数。结果表明:活性污泥利用玉米秸秆酶解液进行厌氧发酵产氢时,当活性污泥热预处理时间为15 min、初始p H值为5.0、玉米秸秆粉酶解液浓度为22.34 mg/m L、发酵温度为40℃时,产氢效果最佳,此时最大累积产氢量达到653.98 m L,最大产氢速率为15.89 m L/h。