米曲霉發(fā)酵液LiP催化H_2O_2降解玉米秸稈工藝條件及其動力學(xué)研究

【摘要】：秸稈主要由木質(zhì)素、纖維素及半纖維素組成,是一種重要的可再生能源物質(zhì)。木質(zhì)素通過共價鍵與半纖維素結(jié)合形成木質(zhì)素鞘,將纖維素分子包埋在其中,形成一種堅固的天然屏障,隔離了纖維素分子與外界的酶的接觸。因此秸稈的開發(fā)利用的關(guān)鍵就是如何高效短時的降解秸稈中木質(zhì)素。本論文優(yōu)化了米曲霉CGMCC5992液態(tài)發(fā)酵合成木質(zhì)素過氧化物酶的工藝條件以及以糖得率為指標(biāo)優(yōu)化了發(fā)酵液催化過氧化氫氧化降解秸稈的工藝條件,并且分析了不同環(huán)境因素對該反應(yīng)的作用機(jī)理。主要結(jié)論如下:(1)利用單因素試驗和響應(yīng)面設(shè)計優(yōu)化了米曲霉合成木質(zhì)素過氧化物酶的最佳培養(yǎng)基組成:玉米秸稈30 g/L,葡萄糖4.6 g/L,硝酸鈉1.2 g/L,玉米漿1 g/L,酵母浸膏1.2 g/L,VB1 0.15 g/L。在此條件下,最高的木質(zhì)素過氧化物酶酶活達(dá)到652.34 U/L。(2)以糖得率作為制備指標(biāo),通過單因素試驗和響應(yīng)面設(shè)計提高了以米曲霉CGMCC5992發(fā)酵液作為催化劑,過氧化氫氧化降解木質(zhì)素的能力。優(yōu)化后得到的過氧化氫氧化降解木質(zhì)素的條件為:113℃預(yù)處理11 min的玉米秸稈20 g、粗酶液50 m L、1.5%H2O2 80 mL、H2O2流速0.4 mL/min、水240 m L(水:物料12:1),水解溫度39℃,時間8 h,最大產(chǎn)糖得率達(dá)到46.28%。(3)通過DEAE-纖維素DE-52的離子層析柱和膜過濾多次反復(fù)分離純化,獲得了分子量為18.2 KDa的木質(zhì)素過氧化物酶。以反應(yīng)速率對底物濃度雙倒數(shù)作圖,分析過氧化物酶催化降解藜蘆醇和玉米秸稈兩種底物的Km和μmax關(guān)系。結(jié)果顯示Km和μmax呈平行關(guān)系。由此認(rèn)為溫度和pH通過增加酶與底物的親和力增加酶反應(yīng)速率。 【關(guān)鍵詞】：米曲霉 木質(zhì)素過氧化物酶活性 水解 純化 動力學(xué)
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TQ914.3
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-25
• 1.1 秸稈的組成、結(jié)構(gòu)及應(yīng)用10-11
• 1.2 降解秸稈的主要方法11-18
• 1.2.1 物理法11-12
• 1.2.2 化學(xué)法12-15
• 1.2.3 物理化學(xué)法15-17
• 1.2.4 生物法17-18
• 1.3 降解木質(zhì)素的主要酶系18-20
• 1.3.1 木質(zhì)素過氧化物酶18-19
• 1.3.2 錳過氧化物酶19
• 1.3.3 漆酶19-20
• 1.4 酶的分離純化技術(shù)20-22
• 1.4.1 離子交換層析技術(shù)20
• 1.4.2 凝膠過濾層析技術(shù)20-21
• 1.4.3 親和層析技術(shù)21
• 1.4.4 疏水性相互作用層析21-22
• 1.4.5 膜過濾22
• 1.5 酶制劑的應(yīng)用22-23
• 1.6 米曲霉23
• 1.7 立題背景及意義23-24
• 1.8 主要研究內(nèi)容24-25
• 第二章 米曲霉液態(tài)發(fā)酵產(chǎn)木質(zhì)素過氧化物酶的條件優(yōu)化25-39
• 2.1 材料與方法25-28
• 2.1.1 材料25
• 2.1.2 儀器25-26
• 2.1.3 玉米秸稈預(yù)處理26
• 2.1.4 培養(yǎng)方法26
• 2.1.5 試驗設(shè)計26-28
• 2.1.6 木質(zhì)素過氧化物酶的測定28
• 2.1.7 SEM分析28
• 2.2 試驗結(jié)果與分析28-37
• 2.2.1 碳源的篩選試驗28-29
• 2.2.2 氮源的篩選試驗29-31
• 2.2.3 無機(jī)鹽篩選試驗31-32
• 2.2.4 營養(yǎng)因子篩選試驗32-33
• 2.2.5 響應(yīng)面結(jié)果分析33-37
• 2.2.6 SEM分析37
• 2.3 本章小結(jié)37-39
• 第三章 秸稈降解條件優(yōu)化的研究39-54
• 3.1 材料與方法39-43
• 3.1.1 材料39
• 3.1.2 儀器39-40
• 3.1.3 發(fā)酵液的制備40
• 3.1.4 玉米秸稈水解40
• 3.1.5 試驗設(shè)計40-42
• 3.1.6 分析測定42-43
• 3.1.7 SEM分析43
• 3.2 結(jié)果與分析43-52
• 3.2.1 單因素試驗43-46
• 3.2.2 響應(yīng)面分析46-52
• 3.2.3 SEM分析52
• 3.3 本章小結(jié)52-54
• 第四章 發(fā)酵液中LIP的分離純化及秸稈的水解動力學(xué)研究54-68
• 4.1 材料與方法54-58
• 4.1.1 材料54-55
• 4.1.2 主要儀器55
• 4.1.3 培養(yǎng)方法55
• 4.1.4 粗酶液的提取及濃縮55
• 4.1.5 DEAE-纖維素離子交換柱法分離純化木質(zhì)素過氧化物酶55-56
• 4.1.6 木質(zhì)素過氧化物酶的純度以及分子量測定56
• 4.1.7 秸稈水解動力學(xué)56-57
• 4.1.8 分析測定57-58
• 4.2 結(jié)果與分析58-67
• 4.2.1 DEAE-纖維素離子交換層析分離純化結(jié)果58-60
• 4.2.2 秸稈水解動力學(xué)60-67
• 4.3 本章小結(jié)67-68
• 第五章 工作總結(jié)及展望68-70
• 5.1 主要研究結(jié)論68-69
• 5.2 工作展望69-70
• 參考文獻(xiàn)70-79
• 致謝79-80
• 攻讀碩士學(xué)位階段發(fā)表的論文80

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