纤维素酶产生菌黑曲霉的选育及其产酶条件的研究

进行优良纤维素酶高产菌株的选育,并研究其发酵条件.以黑曲霉菌株S1为原始出发菌株进行紫外诱变,经过单因素实验和正交实验优化突变菌株的产酶条件.获得一株高产纤维素酶黑曲霉(Aspergillus niger)菌株S12,其最佳产酶条件为:在pH6.0、培养温度28℃、培养时间96 h条件下;秸秆粉2.5 g、麦麸2.5 g、1%(NH4)2SO410mL.在此条件下,滤纸酶活力为3.79 IU/mL,羧甲基纤维素酶活力19.06 IU/mL,β-葡萄糖苷酶活力47.33 IU/mL,其酶活分别是原始菌株的1.20倍、1.70倍和1.13倍.     

匍枝根霉纤维素酶发酵条件优化及分批发酵动力学模型的构建

以滤纸酶活为检测指标,通过单因素实验和均实验设计优化匍枝根霉产纤维素酶培养条件,并以此为基础进行分批发酵,并利用Logistic方程和Luedeking-Piret方程构建动力学模型。优化结果表明:滤纸酶活在发酵时间为84 h时达到13.16 IU/mL,比优化前提高了149%,其中,内切酶活、外切酶活和β-葡萄糖苷酶活高值分别为45.81 IU/mL、0.537 IU/mL和12.45 IU/mL且所建模型拟合良好。     

纤维素酶高产菌的筛选和鉴定

从兰州榆中县兴隆山国家自然保护区采集土样,先用羧甲基纤维素钠刚果红培养基筛选出79株Hc值较大的产纤维素酶菌株,再经液体发酵复筛测CMC酶活和滤纸酶活.结果表明,经复筛后菌株No-15A的纤维素酶活力最高,羧甲基纤维素酶活1 376.20 U/mL,滤纸酶活497.78 U/mL,其粗酶液分解滤纸快速明显,且该菌株生长速度最快,每日菌落直径增长量为4～5 cm.经形态学初步鉴定菌株No-15A属青霉.     

碳源对绿色木霉ZC产中性纤维素酶的影响

筛选得到一株高产中性纤维素酶的绿色木霉ZC,对其培养基中的碳源进行了优化,探讨了碳源的种类、混合碳源以及碳源与麸皮的比例对其产酶的影响,确定了以4 g/dL玉米秸秆粉、1g/dL麸皮为主的发酵培养基,此培养基中纤维素酶滤纸酶活可达321.12 U/mL.     

响应面法优化里氏木霉Rut C-30产纤维素酶液体培养基

该试验在单因素对里氏木霉(Trichoderma reesei)Rut C-30产纤维素酶的液体培养基优化的基础上,以滤纸酶活为响应值,采用响应面法确定其最佳培养基。首先通过Plackett-Burman(PB)设计筛选出影响滤纸酶活的显著因素,结晶纤维素和麸皮;通过最陡爬坡试验逼近最大酶活力区域;最后通过Central Composite Design(CCD)设计及响应面分析确定产酶最佳培养基,其中影响酶活的显著性因素结晶纤维素41.8g,麸皮19.1g。经过优化,滤纸酶活力最高为8.21U/mL,比单因素优化结果7.03U/mL提高了16.78%,同时测得CMC酶活为63.64IU/mL,木聚糖酶活为27.4IU/mL,葡萄糖苷酶酶活0.96IU/mL。     

一株高产纤维素酶菌的筛选

从校园树林腐木,发霉的衣物和牛场粪便中采样,经富集培养,刚果红染色法初筛,筛选出透明圈较大的菌株6株。经过发酵产酶及酶活力测定获得高产纤维素酶野生菌株有3株,其中酶活最高的是好氧湿牛粪1菌株（HSN1）,其CMC酶活是0.230IU,FPA酶活0.154IU,它的粗酶液崩解滤纸效果十分明显。经形态学初步鉴定,该菌株应为放线菌。     

黑曲霉产纤维素酶混合发酵条件的研究

为选出高产纤维素酶菌株,对不同菌株进行筛选,通过4种纤维素酶活力大小比较单一菌株与混合菌株的产酶能力。利用3,5-二硝基水杨酸（DNS）法测定各单一菌株及混合菌株的内切葡聚糖酶活、滤纸酶活、外切葡聚糖酶活和β-葡萄糖苷酶活,筛选最优组合,在单因素试验的基础上通过响应面试验确定最佳产酶条件。结果表明,混合菌最佳产酶条件：混合菌株D2∶D2-1=2∶1,发酵时间6 d,接种量6%,发酵温度28 ℃。优化后滤纸酶活力达到156.26 U/mL,较优化前的滤纸酶活（113.96 U/mL）提高了37.1%。     

里氏木霉高产纤维素酶菌株的选育及产酶培养基的优化

通过对里氏木霉DWC原生质体紫外线诱变,筛选产纤维素酶活力高的突变株并对该菌株的产酶培养基进行优化.研究原生质体最佳诱变时间以筛选高产纤维素酶的突变株.同时分别对产酶培养基中不同种类碳源和氮源、Vogel's母液、表面活性剂对cMc酶活(CMCA)、FP酶活(FPA)的影响进行了研究.结果表明:原生质体经过90 s诱变,得到产纤维素酶活力高的突变株DWC5,其CMCA、FPA分别达到410.2 ms/mL·0.5 h和23.2 mg/mL·h分别为原菌株的1.5倍和1.2倍.DWC5突变株的CMCA、FPA达到最高水平的培养基条件是:氮源NH4>C10.2%、碳源微晶纤维素1%、Vogel's母液4.0%、吐温80 0.1%～0.15%、微量元素母液0.01%.     

UV-ARTP复合诱变选育高产纤维素酶菌株

该研究以拟康氏木霉（Trichoderma pseudokoningii）TP-89为出发菌株，利用紫外（UV）和常压室温等离子体（ARTP）复合诱变方法对其进行诱变，并对其遗传稳定进行测定，以期筛选高产纤维素酶且稳定遗传的突变菌株。结果表明，出发菌株TP-89通过UV诱变100 s,ARTP诱变120 s后，筛选出一株纤维素酶产量高且稳定遗传的正突变菌株UA-67，其在产酶培养基上培养4 d时，滤纸酶活为2.59 U/mL、内切酶活为4.26 U/mL、外切酶活为7.79 U/mL，较出发菌株TP-89分别提高85.0%、125.4%和70.1%。     

纤维素酶产生菌的诱变选育及发酵条件优化

以康宁木霉为出发菌株,利用N+注入技术进行诱变选育,采用响应面法对诱变菌株HF-6产纤维素酶的发酵条件进行优化。结果显示：菌体的存活率随注入剂量的增加呈“马鞍型”曲线,注入剂量在(10～12.5)×1014ions/cm2区域内有高的正突变率。在注入能量为15keV、注入剂量为12.5×1014ions/cm2条件下,筛选得到1株遗传稳定性良好的高产菌株HF-6,其产纤维素酶活力稳定在0.217U/mL左右,较出发菌株提高52.82%;用Plackett-Burman设计法筛选出影响产纤维素酶的3个重要因素：pH值、装液量及硫酸铵质量浓度,通过响应面分析Box-Behnken设计法对筛选出的因素进行优化评价,得到滤纸酶活与3个因素的最优回归方程。通过验证实验,确定滤纸酶活最大时的最佳组合：pH5.75、硫酸铵质量浓度4.23g/L、装液量63mL/250mL,此时酶活可达0.233U/mL。     

里氏木霉(Trichoderma reesei)产纤维素酶液态发酵条件的研究

对纤维素酶高产菌株里氏木霉(Trichoderma reesei)ZU03产纤维素酶的液态发酵条件进行了研究,确定了适宜的培养基配方和最佳发酵工艺条件。最优培养基配方及发酵条件为:培养基起始pH4.5,C/N8∶1,纸浆浓度30g/L,培养温度28℃,接种量10%(v/v),摇床转速150r/min,培养时间4d。在此优化发酵条件下,摇瓶发酵液中的纤维素酶FPA活力达11.67IU/mL,比初始发酵条件下酶活力提高近3倍。同样在此优化条件下还进行了5m3罐的中试,FPA活力达8.62Iu/mL。     

里氏木霉与黑曲霉混合发酵产纤维素酶的条件优化

为提高纤维素酶酶解秸秆产糖效果,以碱性双氧水处理过的玉米秸秆为发酵基质,进行里氏木霉与黑曲霉混合发酵的研究。通过单因素试验确定黑曲霉延迟接种时间、里氏木霉与黑曲霉接种比例 、发酵时间和固液比4个因素的最优水平。在此基础上,采用Box-Behnken响应面设计对混合发酵产酶条件进行优化,获得最佳产酶条件：黑曲霉延迟接种时间 36h,里氏木霉与黑曲霉接种比例 5:1、发酵时间7d、固液比2:50(m/V)、吐温-80体积分数0.4%、pH 5.0和装液量50mL/250mL。此时,滤纸酶力(FPA)可达1.224 IU/mL,β-葡萄糖苷酶活力(β-GA)可达0.315 IU/mL。采用高效液相色谱法,对最佳条件下的纤维素酶酶解秸秆的水解液进行检测。结果表明,两菌株混合发酵较单菌株发酵的纤维素酶系更加完整,且降解木质纤维素类原料产可发酵性糖的能力增强。     

固态发酵生产高活力纤维二糖酶

在固态发酵条件下,对７个纤维二糖酶生产菌株进行了筛选,发现ＡｓｐｅｒｇｉｌｕｓｎｉｇｅｒＬＯＲＲＥ０１２为纤维二糖酶高产菌株。研究了培养时间、温度、培养基含水量及初始ｐＨ等因子对该菌形成纤维二糖酶的影响。当培养基采用自然ｐＨ（约６．０）、含水量７０％,接种后在３０℃下先培养２ｄ,再在２５℃下培养２ｄ,每克干酶曲所含的纤维二糖酶活力可达到４３０．５６ＩＵ。由此获得的纤维二糖酶曲与Ｔｒｉｃｈｏｄｅｒｍａｒｅｓｅｉ产生的纤维素酶曲在糖化纸浆过程中有明显的协同作用,当两者以１∶１０混合使用时（纤维二糖酶与滤纸酶活力之比约为０．４４）,可有效地消除水解产物中纤维二糖的累积,使纤维纸浆的酶水解得率高达９０．７％。     

黑曲霉液体深层发酵产纤维二糖酶的研究

纤维二糖酶（cellobiase）是纤维素酶系中的重要组分之一,目前由里氏木霉（Trichoderma reesei）生产的纤维素酶制剂中纤维二糖酶的活力明显偏低,限制了纤维素的糖化效率。本文采用一个黑曲霉菌株（Aspergillus niger ZU-04）,在液态发酵条件下生产纤维二糖酶,对主要的发酵工艺参数进行了研究,结果表明,培养基中添加1.0%的麸皮对纤维二糖酶的形成有明显的促进作用;葡萄糖、玉米浆粉的适宜浓度分别为2.0%、0.3%;变温培养缩短了产酶周期,培养4d,酶活力达到最高,为6.23IU/mL。采用黑曲霉纤维二糖酶与里氏木霉纤维素酶协同水解酸预处理后的玉米芯,当纤维素酶用量为20IU/g底物时,纤维二糖酶活力和滤纸酶活力比例为0.43,2d酶解得率达到91.1%。     

粗壮脉纹胞菌复合多菌种发酵茶粕产纤维素酶的研究

用粗壮脉纹胞菌分别复合东方伊莎酵母、里氏木霉、绿色木霉、乳酸杆菌固态发酵已去除茶皂素的茶粕,通过测定发酵产物中3种纤维素酶：外切葡聚糖酶（C1）、内切葡聚糖酶（Cx）、β-葡萄糖苷酶（β-G）及总酶滤纸酶（filter paper activity,FPA）的酶活力来探讨其分解粗纤维素的协同作用。粗壮脉纹胞菌和绿色木霉混合发酵产生的C1酶酶活力较粗壮脉纹胞菌单菌发酵提高了51.09%,粗壮脉纹胞菌和绿色木霉复合发酵较单菌发酵延长了其纤维素酶分泌的周期,96 h时FPA酶活力达到2.782 U/g;粗壮脉纹胞菌复合里氏木霉、绿色木霉混合发酵组在发酵10 d后对茶粕粗纤维的最终降解率分别达到了64.19%和61.59%;接种量对单菌和混合菌发酵产纤维素酶影响总体趋势是随着接种量增加酶活力提高,但粗壮脉纹胞菌单菌发酵纤维素酶酶活力在接种量超过9 mL/100 g后开始下降。表明粗壮脉纹胞菌复合里氏木霉、绿色木霉混合发酵降解纤维素具有协同作用。     

正交旋转回归试验优化纤维素酶发酵培养基

利用旋转回归法研究里氏木霉WX-112发酵生产纤维素酶的两个重要因素：微晶纤维素粉（Avicel）和麸皮对滤纸酶活的影响，并拟合出回归方程。经回归分析表明，培养基中Avicel、麸皮的含量及其配比对滤纸酶活有显著影响。通过岭脊分析寻优得出：Avicel最佳浓度为1．34g／dL、麸皮最佳浓度为3．35g／dL，在此优化条件下滤纸酶活可迭6．51U／mL。用30L发酵罐进行放大试验，滤纸酶涪可达10．84U／mL，CMCase达到449．57U／mL。     

绿色木霉与黑曲霉混合发酵产纤维素酶的研究

为提高绿色木霉与黑曲霉混合发酵产纤维素酶的能力,进行了黑曲霉接种时间和混合发酵时间的优化。研究了绿色木霉与黑曲霉4株菌单独发酵及混合发酵产纤维素酶酶活的特点,调整黑曲霉NH11-1的接种时间与绿色木霉NM01进行混合发酵来寻找产酶能力最高的时间点。结果表明,黑曲霉NH11-1推迟48 h接种的混合发酵组产酶效果最佳。最佳混合发酵条件为30 ℃、200 r/min恒温振荡培养5 d,滤纸酶活力（FPA）达到242.80 U/mL,是出发菌黑曲霉NH11-1的2.66倍;β-葡萄糖苷酶活力（β-GA）达到297.35 U/mL,是出发菌绿色木霉NM01的1.94倍;β-GA与FPA的比值为1.22,符合纤维素酶水解天然纤维素的最佳比值范围（0.12～1.50）。     

里氏木霉液体发酵法生产纤维素酶

通过比较几株霉菌产纤维素酶活力，发现里氏木霉ＲｕｔＣ－３０活力最高；采用Ａｖｉｃｅｌ与麸皮复合碳源，以及使用ＫＨ２ＰＯ４－Ｋ２ＨＰＯ４缓冲系统控制发酵液ｐＨ，２８℃摇瓶发酵６ｄ，最高酶活达到ＣＭＣａｓｅ１００－１２５Ｕ／ｍｌ，ＦＰＡ９－１２Ｕ／ｍｌ。采用２．５升发酵罐培养，通过控制ｐＨ和溶氧，纤维素酶活力为ＣＭＣａｓｅ１３３．４Ｕ／ｍｌ，ＦＰＡ１１．６７Ｕ／ｍｌ。用硫铵盐析法提取制得纤维素酶干粉，其活力为ＣＭＣａｓｅ３０７４．９Ｕ／ｇ，ＦＰＡ１６６．７Ｕ／ｇ。