麸皮对里氏木霉Rut C-30产 纤维素酶的促进作用

本研究尝试通过里氏木霉Rut C-30添加适量的麸皮以及利用实验设计软件Design-Expert寻找适宜的麸皮与微晶纤维素的配比来研究麸皮对里氏木霉Rut C-30产纤维素酶的影响.结果表明,适当的麸皮添加量能够促进纤维素酶的生产;通过二元二次正交旋转组合设计,确定了微晶纤维素添加量和麸皮添加量分别为12.23和23.50 g/L的优化产酶条件.此条件下,在250 mL摇瓶中滤纸酶活达到6.383 FPIU/mL,得率系数为521.913 FPIU/g;在.5 L发酵罐中,滤纸酶活为6.80 FPIU/mL,得率系数为556.582 FPIU/g.相比于优化前,优化后摇瓶实验和发酵罐实验中滤纸酶活分别提高了14.24%和1.403%.而纤维素酶的得率系数却分别降低了6.584%和4.005%.分别以酸解杨木残渣和蒸汽爆破杨木浆替代微晶纤维素作为碳源,最终获得最高滤纸酶活1.953 FPIU/mL和1.45 FPIU/mL.     

醋糟酶解液的制备及其发酵生产枯草芽孢杆菌TS-02

采用水热处理技术对醋糟进行预处理,优化了醋糟的纤维素酶酶解条件,制得葡萄糖浓度27.00 g/L的醋糟酶解液. 以醋糟酶解液为基础培养基替代培养基中的葡萄糖,发酵生产枯草芽孢杆菌TS-02活菌制剂. 结果表明,在醋糟酶解液培养基中摇瓶发酵44 h时活菌数活菌数最高达4.64×1010个/mL, 7 L发酵罐中发酵周期为22 h,活菌数达6.16×1010个/mL,芽孢率达80%以上.     

1-十六烷基吡啶氯盐对纯纤维素酶解糖化的影响

研究了阳离子表面活性剂1-十六烷基吡啶氯盐对纯纤维素酶解糖化的优化条件及对体系酶活和酶动力学的影响。结果表明：1-十六烷基吡啶氯盐提高纯纤维素酶解的最佳条件为酶量10FPU/g,底物质量分数 1.25%,表面活性剂质量浓度5g/L,反应时间12 h。纤维素平均转化率为59.91%,比无添加表面活性剂的酶解纤维素转化率39.12%提高了20.79%。1-十六烷基吡啶氯盐的加入,提高了酶解反应的最大反应速度和米氏常数,最大反应速度提高了58.22%,米氏常数提高了1.01倍。相对酶活提高率随时间呈现先升高后降低的规律,相对酶活提高率最高值出现在24h处,且相对酶活提高最高达53.18%。     

纤维素酶高效水解麦秆的工艺研究

以纤维素酶水解蒸汽爆破麦秆的过程为研究对象,考察了底物浓度、纤维素酶用量、β-葡萄糖苷酶装载量以及化学激活剂对麦秆水解的影响。结果表明,高底物浓度下的最佳酶解工艺条件为底物(麦秆)浓度20%,酶装载量(U/g纤维素):滤纸酶活45、β-葡萄糖苷酶25、木聚糖酶800,0.1 mmol/L Mg2+、0.1 mmol/L Co2+、10 mmol/L Fe3+,1 g/L PEG2000、1 g/L Tween80和1 g/L山梨醇,搅拌速度120~150 r/min,分批补料,p H4.8,50℃,水解时间144 h。在此条件下,还原糖浓度达115.43 g/L,葡萄糖浓度达88.39 g/L,转化率也分别达到78.04%和88.73%。     

麸皮对里氏木霉Rut C-30产纤维素酶的促进作用

本研究尝试通过里氏木霉RutC-30添加适量的麸皮以及利用实验设计软件Design-Expert寻找适宜的麸皮与微晶纤维素的配比来研究麸皮对里氏木霉RutC-30产纤维素酶的影响。结果表明,适当的麸皮添加量能够促进纤维素酶的生产：通过二元二次正交旋转组合设计,确定了微晶纤维素添加量和麸皮添加量分别为12．23和23．50g/L的优化产酶条件：此奈件下,在250mL摇瓶中滤纸酶活达到6．383FPIU／mL,得率系数为521．913FPIU／g;在7．5L发酵罐中,滤纸酶活为6．807FPIU／mL,得率系数为556．582FPIU／g。相比于优化前,优化后摇瓶实验和发酵罐实验中滤纸酶活分别提高了14．247％和17．403％,而纤维素酶的得率系数却分别降低了6．584％和4．005％。分别以酸解杨木残渣和蒸汽爆破杨木浆替代微晶纤维素作为碳源,最终获得最高滤纸酶活1．953FPIU／mL和1．745FPIU／mL。     

1-十六烷基吡啶氯盐对纯纤维素酶解糖化的影响

以纯纤维素为底物,考察了阳离子表面活性剂1-十六烷基吡啶氯盐对纯纤维素酶解糖化的优化条件及其对体系酶活和酶动力学的影响。结果表明:当酶量为10 FPU/g,底物质量分数为1.25%,1-十六烷基吡啶氯盐质量浓度为5 g/L,反应时间为12 h时,纤维素平均转化率为59.91%,比不添加表面活性剂的空白样转化率提高了20.79%。1-十六烷基吡啶氯盐的加入,提高了酶解反应的最大反应速率和米氏常数,其中,最大反应速率提高了58.22%,米氏常数提高了101.42%。相对酶活提高率随时间呈现先升高后降低的规律,在24 h时,相对酶活提高率最高值达53.18%。     

桦剥管孔菌固态发酵纤维素酶及发酵基质酶解

建立纤维素酶固态发酵与生物预处理相耦合工艺。实验优化固态发酵条件,测定发酵基质结晶度及酶解糖化得率。结果表明3 g稻草粉为基质,0.5%淀粉为碳源,1%蛋白胨为氮源,0.5%芦丁,初始pH值为5,发酵14d,褐腐真菌Piptoporus betulinus产CMC酶活力达到76.46 U/g,滤纸酶活力达到7.75 U/g;酶解糖化阶段减少外源纤维素酶量36.05%;P.betulinus降解固态基质中的无定型纤维素,暴露结晶纤维素,提高发酵基质的酶解糖化得率184%。     

黄曲霉YZC产纤维素酶的固态发酵条件优化

为了提高黄曲霉YZC固态发酵所产纤维素酶的酶活力,采用单因素试验分别研究了碳源、氮源、氮源质量浓度、培养温度、培养时间、初始p H值、接种量对纤维素酶酶活的影响。优化后的固态发酵条件为：碳源为质量比3∶2的稻草粉与麸皮,氮源为NH4Cl,其质量浓度为10 g/L,培养温度为30℃,培养时间为7 d,初始p H值为4.0,接种量为20%。在此基础上,采用响应曲面法对影响纤维素酶活的3个因素包括氮源NH4Cl的质量浓度、培养时间、初始p H值进行优化,以期提高纤维素酶酶活。通过响应曲面分析得到滤纸酶活力与这三个因素的最优回归方程,确定滤纸酶活力最大时的最佳组合为NH4Cl质量浓度为8.5 g/L、培养时间为6.5 d、初始p H值为4.5,该条件下滤纸酶活力为10.87 IU/m L,是优化前的2.39倍,并与响应曲面拟合所得方程的预测值10.50 IU/m L符合良好。     

响应面法优化水/醇处理后汽爆玉米秸秆酶解

为了提高水/醇处理后汽爆玉米秸秆的酶解还原糖产率,对其酶解条件进行了优化。通过响应面优化法确定了底物质量浓度为53.28 g/L,纤维素酶用量为53.32 FPU/g,酶解时间为60.45 h时,还原糖产率可达672.36mg/g,与秸秆物料及汽爆后物料相比,酶解还原糖产率分别提高了170.46%和28.97%。化学组分及结构形貌分析表明,汽爆水/醇处理后物料纤维素含量显著增加,物料相对结晶度增高,其结构更有利于纤维素酶分子的吸附。     

非离子表面活性剂对木质纤维素酶解的促进作用

纤维素酶单位酶活力较低、酶用量较高及酶自身易失活等因素依然是木质纤维素工业生产能源和生物基产品的瓶颈性问题。本文尝试在木质纤维素基质水解时添加一些非离子型表面活性剂以减少纤维素酶用量,并对这些非离子型表面活性剂促进酶解效率提高的原因进行了初步探讨。研究发现,添加非离子性表面活性剂能提高木质纤维素的酶解,添加浓度为0.05 g/g底物,常压甘油自催化预处理麦草经过添加两种非离子表面活性剂Tween-80和PEG 6000后葡萄糖产量分别可提高20%左右;非离子表面活性剂对不含木质素的原料酶解产糖也有较大的提高,以滤纸为底物时葡萄糖产量提高近90%,以微晶纤维素为底物时分别提高70%以上;添加非离子表面活性剂使得酶解体系中扩散系数k升高,异相反应效率提高,酶促反应动力学Km值明显减小,显著提高底物对纤维素酶的亲和力。     

多菌混合固态发酵产纤维素酶研究

采用多菌混合发酵可以提高纤维素酶的活力,为获得高活力的纤维素酶制剂,文中以碱处理后的甘蔗渣和麸皮作为发酵产酶培养基,采用响应面法对2株纤维素酶生产菌里氏木霉CICC40359和斜卧青霉SMX固态混合发酵条件进行了优化。结果发现在发酵温度为28℃,料水比(质量体积比)1∶2.5(g/mL)的条件下,当V(青霉)∶V(木霉)为3∶1,总接种量8%(mL/g),培养基中m(蔗渣)∶m(麸皮)为2∶1,发酵3 d时,滤纸酶活有最大值达到101.825 FPU/g,这为后续优化工作的开展提供了依据,同时高酶活下发酵液中呈现高的糖质量分数为同步产酶发酵产乙醇提供了新思路。     

响应面法优化水/醇处理后汽爆玉米秸秆酶解的研究

为了提高水/醇处理后汽爆玉米秸秆的酶解还原糖产率,对其酶解条件进行了优化。通过响应面优化法确定了底物浓度为53.28g/L,纤维素酶用量为53.32FPU/g,酶解时间为60.45h时,还原糖产率可达672.36mg/g,与秸秆物料及汽爆后物料相比,酶解还原糖产率分别提高了179.21%和37.29%。化学组分及结构形貌分析表明：水/醇处理后物料纤维素含量显著增加,X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)结果表明经过水/醇处理后物料相对结晶度增高,但结构更有利于纤维素酶分子的吸附。     

稻草秸秆3种预处理方法的比较

底物w(纤维素)和w(半纤维素)是木质纤维素转化为乙醇、乳酸和其他化学品最为重要的因素。为了提高底物w(纤维素)、w(半纤维素)和糖化得率,该文采用稀硫酸、氢氧化钠和氢氧化钠联合过氧乙酸等3种化学方法对稻草秸秆进行了预处理。结果表明,用ρ(NaOH)=20 g/L的碱液于85℃与ρ(过氧乙酸)=60 g/L酸液于75℃联合处理秸秆时,秸秆w(纤维素)从41.5%上升到81.5%,w(半纤维素)下降为13.7%,纤维素酶酶解48 h葡萄糖质量浓度达37.7 g/L,木糖质量浓度为12.8 g/L;用ρ(NaOH)=20 g/L碱液于121℃处理秸秆时,秸秆w(纤维素)为66.3%,w(半纤维素)为20.2%,酶解60 h后葡萄糖质量浓度为33.5 g/L,72 h木糖质量浓度为15.1 g/L。     

玉米芯氨水预处理及酶解工艺研究

为有效提高木质纤维素酶解转化率,文中以玉米芯为研究对象,在常压中温下采用氨水浸泡工艺处理原料,考察了预处理条件对木质素脱除率和纤维素、半纤维素酶解转化率的影响规律。确定了最适预处理条件:氨水质量分数为15%、固液质量体积比为1∶6 g/mL、反应温度为60℃和预处理时间为12 h。该条件下纤维素、半纤维素回收率和木质素脱除率分别为94.5%,86.7%和48.1%;在每g葡聚糖加入30 FPU纤维素酶和60 CBUβ-葡萄糖苷酶条件下,酶解24 h后纤维素和半纤维素酶解转化率分别可达83.0%和81.6%。     

碱性过氧化氢预处理对稻草秸秆酶解的影响

木质纤维素生物转化的关键是预处理和酶解,为了提高木质纤维素的生物转化效率,在温和条件下对稻草秸秆进行弱碱性过氧化氢处理。研究了稻草秸秆处理固液比、过氧化氢和纤维素酶添加量对酶解糖化的影响,结果表明:稻草秸秆固液比为800 g/L,过氧化氢添加量为0.125 g/g,酶解时纤维素酶浓度25 FPU/g底物为较好,红外分析表明稻草秸秆处理后,秸秆纤维素的结晶度和木质素含量都有所下降,促进了生物转化后续过程中的酶解糖化。     

产纤维素酶增效蛋白菌株的筛选及培养条件优化

为了寻找高效的产纤维素酶增效蛋白菌株,建立一种筛选方法从土壤中筛选得到一株产纤维素酶增效蛋白的细菌POEP1,其所产增效蛋白对纤维素酶(来源于黑曲霉Aspergillus niger)的滤纸酶活有明显的增效作用,通过对其进行16SrDNA分类鉴定,确定该菌株为栖稻假单胞菌(Pseudomonas oryzihabitans)。为进一步提高POEP1产纤维素酶增效蛋白的水平,对其培养条件进行优化。采用单因子试验筛选出最佳碳源为麦麸,最佳氮源为黄豆粉。再通过Plackett-Burman设计对与发酵相关的11个因子进行试验,筛选出麦麸、黄豆粉和KH2PO4为3个主要显著因子;由Box-Behnken实验结合响应面分析确定主要因子的最优水平为:麦麸质量浓度32.3 g L 1,黄豆粉质量浓度24.7 g L 1,KH2PO4质量浓度4.36 g L 1。优化后纤维素酶增效蛋白的产量提高1.7倍,增效活力由15.79 U mL 1增至43.31 U mL 1。     

降解水葫芦中纤维素的优良菌株的筛选

在腐烂的水葫芦中利用刚果红平板染色法分离筛选具有产纤维素酶活性的四株菌株,通过考察其产纤维素酶活力及降解水葫芦的水平,从而筛选出一株产纤维素酶活较高同时能高效降解水葫芦的优良菌株D1。在降解水葫芦的过程中,CMC酶活最高为2.262μmol/min.mL,滤纸酶活最高为1.592μmol/min.mL。D1菌株发酵液中10天左右的还原糖质量浓度达到2.273 g/L,14天降解水葫芦达到39.13%。经初步鉴定该菌株为绿色木霉。     

响应面法和变温培养优化海洋黑曲霉产纤维素酶发酵条件

选用响应面法和变温培养相结合的方法,优化了一种海洋黑曲霉生产耐盐性纤维素酶的液体发酵条件。首先通过单因素实验初步确定碳源、氮源、温度、表面活性剂、接种量、装液量以及初始pH;随后选择Plackett-Burman(PB)设计挑选出影响滤纸酶活(FPA)的主要成分:麸皮和吐温-80(Tween-80);再通过爬坡实验,使麸皮和吐温-80浓度接近最大酶活区域;接着选择响应面分析快速有效地求得该菌株产耐盐性纤维素酶的最佳培养基配方;最后进行了变温培养实验确定适宜的稳定期培养温度。得到的优化发酵条件为:麸皮5.53%(w),玉米浆0.5%(w),磷酸二氢钾0.2%(w),Tween-80 0.197%(w),初始pH 5.0,接种量8%(mol),装液量40 m L,180 r/min,37℃培养2 d后继续28℃培养2 d。优化后的滤纸酶活为0.566 U/m L,与未优化时的酶活(0.283 U/m L)相比增加了94.5%。     

外切-β-葡聚糖酶基因重组里氏木霉的筛选及其产酶性能

外切-b-葡聚糖酶是纤维素酶的重要组分之一,提高该组分的活力是增强纤维素酶协同降解性能、降低纤维素水解成本的关键。分别采用微晶纤维素琼脂平板法和滤纸崩解法,对已有的基因重组转化子进行筛选试验,获得了6个优良转化子,其滤纸崩解速率和微晶纤维素琼脂平板上的生长速率都较大。进一步在摇瓶条件下进行复筛试验,获得了外切-β-葡聚糖酶（C₁）高产转化子Trichoderma reesei ZU-101,液体培养48 h,其C₁酶活力可达18.24 U·ml^-1,是出发菌株的2.16倍;分析结果表明：重组转化子的纤维素酶体系中内切-b-葡聚糖酶和纤维二糖酶的活力与出发菌株相比变化不大,但由于外切-b-葡聚糖酶活力得到了大幅度提高,纤维素酶的总活力（滤纸酶活力FPA）也提高了61.9%。采用纤维素酶对碱预处理玉米秸秆进行酶解试验,当酶用量为20 FPIU·（g底物）^-1,水解48 h,重组转化子T.reesei ZU-101纤维素酶的酶解得率高达94.4%。本文的研究结果在可再生纤维素资源的生物转化与利用方面具有广阔的应用前景。     

N~＋注入诱变选育纤维素酶高产菌株及发酵产酶营养因子优化研究

应用低能氮离子（N＋）注入技术对纤维素酶产生菌里氏木霉（Trichoderma reesei）进行诱变选育,在能量为10 keV,注量为150×10^14和200×10^14N＋/cm^2的条件下分别筛选得到3株纤维素酶高产菌株,连续5代遗传稳定性实验结果表明,所得到的高产菌株遗传稳定性较好,羧甲基纤维素酶活力均提高到3.300 IU/mL以上,较出发菌株（2.698 IU/mL）提高了20.0%以上。采用Plackett-Burman实验设计法和旋转中心组合设计法系统地研究高产菌株150-1-1发酵营养因子组成,得到了纤维素酶产量随葡萄糖、麸皮和微晶纤维素等营养因子的变化规律及相应的响应面分析图。实验结果表明,葡萄糖、麸皮和微晶纤维素浓度与纤维素酶活存在显著的相关性,当葡萄糖浓度为4.9 g/L,麸皮浓度为23.0 g/L,微晶纤维素浓度为7.7 g/L时,150-1-1纤维素酶滤纸酶活力达到2.439 IU/mL,较优化前（2.000 IU/mL）提高了22.0%。