秸稈乙醇用木聚糖酶發(fā)酵工藝及其新型固態(tài)發(fā)酵設(shè)備系統(tǒng)的研究

【摘要】：木聚糖酶是一類木聚糖降解酶系,屬于水解酶類。木聚糖是以木吡喃糖為單位的由β-1,4鍵連接的半纖維素,富含于植物體內(nèi)。木聚糖是一種重要的可再生資源。木聚糖酶能將植物性原料、谷實類飼料和食品中的木聚糖水解成單糖或低聚糖。目前,木聚糖酶被公認(rèn)是當(dāng)今世界上最有前景的綠色、環(huán)保型酶制劑之一。本研究利用秸稈乙醇用木聚糖酶作為研究目標(biāo),開發(fā)了木聚糖酶在發(fā)酵生產(chǎn)過程跟蹤的多項的關(guān)鍵技術(shù),并研發(fā)了一種新型固體酶連續(xù)培養(yǎng)裝置,解決了在秸稈乙醇用木聚糖酶生產(chǎn)中篩選工藝、發(fā)酵工藝、固體酶連續(xù)培養(yǎng)裝置的研發(fā)等關(guān)鍵問題。主要結(jié)果如下：篩選出適宜降解秸稈纖維原料高產(chǎn)菌株,并優(yōu)化其培養(yǎng)基 以玉米芯和麩皮等富含半纖維素原料作為底物定向選育菌種,篩選出了適合固體發(fā)酵的黑曲霉菌株M-Asp-S1。進一步通過單因子及正交試驗最終得到固態(tài)發(fā)酵生產(chǎn)木聚糖酶的培養(yǎng)基配方：30%玉米芯和70%麩皮, (NH4)2SO4 4%, KH2PO4 0.75%, Mg2SO4.7H2O1.0%,聚丙二醇0.10%,自來水70%。并且其酶活力從原來的900.61 U/g增加到4000.34U/g,提高了3.44倍。新型固態(tài)酶連續(xù)培養(yǎng)裝置的研發(fā)及其生產(chǎn)工藝的優(yōu)化研發(fā)了新型固態(tài)酶連續(xù)培養(yǎng)裝置,并優(yōu)化了該新型連續(xù)培養(yǎng)裝置的生產(chǎn)工藝,在生產(chǎn)過程采用液體種子接種、固態(tài)發(fā)酵的工藝。該新型連續(xù)培養(yǎng)設(shè)備應(yīng)用于秸稈乙醇生產(chǎn)后,酶解速度快,單糖得率高,原料利用率提高20%。通過對比測定國內(nèi)幾家公司生產(chǎn)的酶組分中的酶活,本研究所生產(chǎn)的木聚糖酶具有更合理的酶組分結(jié)構(gòu),其酶解及發(fā)酵效果具有一定優(yōu)勢。綜上所述,本課題關(guān)鍵技術(shù)的突破,為秸稈纖維乙醇的規(guī)模化推廣生產(chǎn)和應(yīng)用建立了示范。 【關(guān)鍵詞】：木聚糖酶 秸稈乙醇 固態(tài)酶連續(xù)培養(yǎng)裝置 生產(chǎn)工藝優(yōu)化 菌種選育
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TQ223.122;TQ920.6
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-7
• Abstract7-10
• 1 緒論10-26
• 1.1 木聚糖酶簡介及其應(yīng)用研究進展11-17
• 1.2 秸稈生產(chǎn)燃料乙醇研究進展17-22
• 1.3 本研究工作的思路22-23
• 1.4 本研究的研究意義及應(yīng)用前景23-26
• 2 適宜降解秸稈纖維原料高產(chǎn)菌株的篩選及其培養(yǎng)基優(yōu)化26-37
• 2.1 實驗材料26-27
• 2.1.1 菌株和質(zhì)粒26
• 2.1.2 培養(yǎng)基26
• 2.1.3 儀器設(shè)備26-27
• 2.2 實驗方法27-30
• 2.2.1 粗酶液的制備27
• 2.2.2 DNS法測定酶活27-28
• 2.2.3 碳源對產(chǎn)木聚糖酶的影響28
• 2.2.4 氮源對產(chǎn)木聚糖酶的影響28-29
• 2.2.5 磷酸鹽添加量對產(chǎn)木聚糖酶的影響29
• 2.2.6 Mg~(2+)對產(chǎn)木聚糖酶的影響29
• 2.2.7 微量金屬鹽Mn~(2+)對產(chǎn)木聚糖酶的影響29
• 2.2.8 表面活性劑對產(chǎn)木聚糖酶的影響29
• 2.2.9 培養(yǎng)溫度對產(chǎn)木聚糖酶的影響29
• 2.2.10 培養(yǎng)濕度對產(chǎn)木聚糖酶的影響29
• 2.2.11 正交試驗優(yōu)化培養(yǎng)基配方29-30
• 2.3 實驗結(jié)果30-36
• 2.3.1 高產(chǎn)酶的篩選30
• 2.3.2 碳源對產(chǎn)酶的影響試驗30-31
• 2.3.3 氮源添加量對產(chǎn)酶的影響試驗31
• 2.3.4 磷酸鹽添加量對產(chǎn)酶的影響試驗31-32
• 2.3.5 Mg~(2+)對產(chǎn)酶的影響試驗32-33
• 2.3.6 Mn~(2+)對產(chǎn)酶的影響試驗33
• 2.3.7 表面活性劑對產(chǎn)酶的影響試驗33
• 2.3.8 培養(yǎng)溫度對產(chǎn)酶的影響33-34
• 2.3.9 培養(yǎng)濕度對產(chǎn)酶的影響34
• 2.3.10 正交試驗優(yōu)化培養(yǎng)基34-36
• 2.3.11 優(yōu)化培養(yǎng)基驗證試驗36
• 2.4 討論36-37
• 3 新型固態(tài)酶培養(yǎng)系統(tǒng)的開發(fā)及其生產(chǎn)工藝參數(shù)的優(yōu)化37-49
• 3.1 設(shè)備設(shè)計基本原理及思路37-40
• 3.1.1 本設(shè)備接種技術(shù)的解決38
• 3.1.2 本設(shè)備采用的滅菌方式38-39
• 3.1.3 本設(shè)備的通風(fēng)方式39
• 3.1.4 酶培養(yǎng)箱料層厚度的控制39
• 3.1.5 酶培養(yǎng)溫度的控制39
• 3.1.6 酶培養(yǎng)溫度的控制39-40
• 3.2 設(shè)備設(shè)計簡圖及實施方式40-41
• 3.3 設(shè)備創(chuàng)新點41-43
• 3.4 設(shè)備生產(chǎn)工藝參數(shù)的優(yōu)化43-48
• 3.4.1 實驗材料及設(shè)備43
• 3.4.2 實驗方法43
• 3.4.3 實驗結(jié)果及分析43-48
• 3.5 本章小結(jié)48-49
• 4 新型固態(tài)酶連續(xù)培養(yǎng)系統(tǒng)生產(chǎn)木聚糖酶應(yīng)用效果研究49-54
• 4.1 實驗材料及方法49-52
• 4.1.1 實驗用酶49
• 4.1.2 實驗方法49-52
• 4.2 實驗結(jié)果及分析52-53
• 4.2.1 酶活測定52
• 4.2.2 木聚糖酶應(yīng)用效果對比52-53
• 4.3 本章小結(jié)53-54
• 5 結(jié)論54-56
• 5.1 存在的問題54
• 5.2 改進方案54-56
• 參考文獻56-60
• 作者簡介60

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