混菌固態(tài)發(fā)酵小麥秸稈產(chǎn)生單細(xì)胞蛋白飼料的研究

【摘要】： 纖維素是自然界中存在最廣泛的一類碳水化合物,同時它也是地球上數(shù)量最大的再生資源。目前,自然界中纖維素只有小部分得到了利用,絕大多數(shù)纖維素不僅被白白浪費,而且還會造成環(huán)境污染。利用微生物生產(chǎn)的纖維素酶將其轉(zhuǎn)化為人類急需的能源、食物和化工原料,對于解決環(huán)境污染、食物短缺和能源危機(jī)具有重大的現(xiàn)實意義。 本論文主要工作包括:在不同培養(yǎng)基和不同培養(yǎng)時間、培養(yǎng)溫度、初始pH、接種量、含氮量和培養(yǎng)方式下分別測定四種單一菌種產(chǎn)FPU酶、β-葡萄糖苷酶、CMC酶和C_1酶活力,進(jìn)一步確定菌種發(fā)酵的最優(yōu)條件;在不同培養(yǎng)條件和不同配比下分別測定二元和多元混菌發(fā)酵產(chǎn)生的纖維素酶活力、還原糖和蛋白含量,確定混菌發(fā)酵的最優(yōu)條件,研究發(fā)酵前后秸稈粗纖維、蛋白含量及氨基酸的變化情況。得到如下結(jié)果: 1.黑曲霉發(fā)酵的最優(yōu)培養(yǎng)基為:pH為5.5、氮源為(NH_4)_2SO_4、含水量為150%、麥稈:麩皮之比為2:3;灰綠青霉發(fā)酵的最優(yōu)培養(yǎng)基為:pH為4.5、氮源為(NH_4)_3PO_4、含水量為200%、麥稈:麩皮之比為3:2;綠色木霉發(fā)酵的最優(yōu)培養(yǎng)基為:pH為5.5、氮源為(NH_4)_3PO_4、含水量為150%、麥稈:麩皮之比為4:1;根霉發(fā)酵的最優(yōu)培養(yǎng)基為:pH為4.5、氮源為(NH_4)_2SO_4、含水量為200%、麥稈:麩皮之比為2:3。 2.單一菌種在半密閉條件下培養(yǎng),四種菌種營養(yǎng)生長旺盛,產(chǎn)纖維素酶活力較大。黑曲霉培養(yǎng)時間為60h,培養(yǎng)溫度為35℃,初始pH為7.0,接種量為15%,含氮量為0.6%,在此條件下黑曲霉生產(chǎn)FPU酶、β-葡萄糖苷酶、CMC酶和C_1酶活力分別為0.52U/mg、1.78U/mg、6.35U/mg、3.87U/mg?；揖G青霉培養(yǎng)時間為72h,培養(yǎng)溫度為40℃,初始pH為5.0,接種量為15%,含氮量為0.6%,在此條件下灰綠青霉生產(chǎn)FPU酶、β-葡萄糖苷酶、CMC酶和C_1酶活力分別為0.78U/mg、3.96U/mg、5.36U/mg、1.57U/mg。綠色木霉培養(yǎng)時間為96h,培養(yǎng)溫度為35℃,初始pH為5.5,接種量為20%,含氮量為0.4%,在此條件下綠色木霉生產(chǎn)FPU酶、β-葡萄糖苷酶、CMC酶和C_1酶活力分別為0.42U/mg、0.25U/mg、3.26U/mg、3.46U/mg。根霉培養(yǎng)時間為72h,培養(yǎng)溫度為35℃,初始pH為6.5,接種量為20%,含氮量為0.8%,在此條件下根霉生產(chǎn)FPU酶、β-葡萄糖苷酶、CMC酶和C_1酶活力分別為0.35U/mg、0.71U/mg、1.23U/mg、0.29U/mg。 3.四種菌種發(fā)酵后秸稈組分均有不同程度的變化,黑曲霉發(fā)酵后秸稈纖維素和半纖維素降解最多,分別為4.9%和2.3%,蛋白含量提高最多為4.33%,其次是綠色木霉和灰綠青霉。根霉的纖維素和半纖維素降解最少,分別為1.2%和0.4%,蛋白含量提高最少為1.24%,它在秸稈基質(zhì)中生長情況最差。 4.二元混菌發(fā)酵時FPU酶活力高于單菌發(fā)酵時,其中黑曲霉:根霉為1:3時FPU酶活力最高為0.86。蛋白含量提高的效果大小順序為:黑曲霉+根霉＞黑曲霉+灰綠青霉＞黑曲霉+綠色木霉,黑曲霉:根霉為1:3時蛋白含量提高最大為7.58%,二元混菌最佳培養(yǎng)條件為黑曲霉:根霉為1:3,pH為6.5,培養(yǎng)時間為60h,最適溫度為35℃?；炀诖藯l件下發(fā)酵后秸稈纖維素降解為45.3%,比發(fā)酵前降低8.3%,比黑曲霉和根霉單一發(fā)酵纖維素含量減少3.4%和7.0%;半纖維素降解為15.6%,比發(fā)酵前降低3.3%,比黑曲霉和根霉單一發(fā)酵秸稈半纖維素含量減少1.0%和2.9%;蛋白含量提高到8.7%,比發(fā)酵前提高5.6%,比黑曲霉和根霉單一發(fā)酵秸稈蛋白含量提高1.3%和4.4%。 5.啤酒酵母+產(chǎn)朊假絲酵母比白地霉+產(chǎn)朊假絲酵母產(chǎn)生的蛋白含量高,啤酒酵母:產(chǎn)朊假絲酵母為1:1時蛋白含量最高為15.34%。啤酒酵母:產(chǎn)朊假絲酵母:白地霉為1:1:1時蛋白含量為15.43%。白地霉的加入使蛋白含量比酵母菌發(fā)酵提高0.08%。隨著混合菌種種類的增加,產(chǎn)物中蛋白含量隨之增加的效果不明顯。 6.多元混合發(fā)酵后秸稈粗纖維比發(fā)酵前和單一菌種發(fā)酵均有不同程度的降低,混菌發(fā)酵后秸稈纖維素降解為38.5%,降解率為28.2%;半纖維素降解為13.7%,降解率為27.5%;蛋白含量提高到15.43%,比發(fā)酵前提高12.32%。發(fā)酵產(chǎn)物氨基酸組成齊全,其中必需氨基酸含量接近于聯(lián)合國糧農(nóng)組織(FAO)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。 【關(guān)鍵詞】：小麥秸稈 發(fā)酵 纖維素酶活力 粗纖維素 單細(xì)胞蛋白 氨基酸
【學(xué)位授予單位】：甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類號】：S816
【目錄】：

• 摘要2-4
• Abstract4-10
• 第一章 文獻(xiàn)綜述10-26
• 1.1 秸稈資源的利用現(xiàn)狀及前景10-12
• 1.2 纖維素和纖維素酶的概述12-16
• 1.2.1 纖維素的組成和結(jié)構(gòu)12-13
• 1.2.2 纖維素酶的來源和組成13-14
• 1.2.3 纖維素酶對秸稈的降解機(jī)理14-15
• 1.2.4 纖維素酶在飼料中的應(yīng)用15-16
• 1.3 纖維素酶發(fā)酵工藝的研究16-19
• 1.3.1 影響發(fā)酵產(chǎn)纖維素酶的條件16-18
• 1.3.2 纖維素酶發(fā)酵工藝的研究意義18-19
• 1.4 單細(xì)胞蛋白飼料的研究概況19-24
• 1.4.1 單細(xì)胞蛋白的菌種來源19-22
• 1.4.2 單細(xì)胞蛋白的生物學(xué)特性22
• 1.4.3 單細(xì)胞蛋白的作用機(jī)理和功能22-23
• 1.4.4 單細(xì)胞蛋白飼料的應(yīng)用及前景23-24
• 1.5 立題的依據(jù)和研究意義24-26
• 第二章 材料與方法26-34
• 2.1 試驗材料26-29
• 2.1.1 發(fā)酵原料26
• 2.1.2 發(fā)酵菌種26-27
• 2.1.3 主要試劑27-28
• 2.1.4 主要儀器28
• 2.1.5 培養(yǎng)基28-29
• 2.1.6 酶液的制備29
• 2.2 試驗方法29-34
• 2.2.1 葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)曲線的確定29
• 2.2.2 發(fā)酵方法29
• 2.2.3 纖維素酶活力的測定29-30
• 2.2.4 酶活力單位的定義30
• 2.2.5 秸稈組分測定30-33
• 2.2.6 蛋白質(zhì)中氨基酸組分分析33
• 2.2.7 試驗設(shè)計和數(shù)據(jù)分析33-34
• 第三章 結(jié)果與分析34-56
• 3.1 單一菌種發(fā)酵條件的研究34-48
• 3.1.1 酶活力標(biāo)準(zhǔn)曲線方程34
• 3.1.2 培養(yǎng)基的優(yōu)化34-41
• 3.1.3 培養(yǎng)時間對纖維素酶活力的影響41-42
• 3.1.4 培養(yǎng)溫度對纖維素酶活力的影響42-43
• 3.1.5 初始pH對纖維素酶活力的影響43-44
• 3.1.6 接種量對纖維素酶活力的影響44-45
• 3.1.7 含氮量對纖維素酶活力的影響45-46
• 3.1.8 培養(yǎng)方式對纖維素酶活力的影響46-47
• 3.1.9 發(fā)酵前后秸稈組分分析47-48
• 3.2 二元混菌發(fā)酵條件的研究48-51
• 3.2.1 二元混菌發(fā)酵配比的優(yōu)化48-49
• 3.2.2 二元混菌發(fā)酵條件的優(yōu)化49-50
• 3.2.3 二元混菌發(fā)酵前后秸稈組分分析50-51
• 3.3 多元混菌發(fā)酵生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白的研究51-55
• 3.3.1 多元混菌發(fā)酵條件的優(yōu)化51-52
• 3.3.2 多元混菌發(fā)酵配比的優(yōu)化52-53
• 3.3.3 多元混菌發(fā)酵前后秸稈組分分析53-54
• 3.3.4 多元混菌發(fā)酵產(chǎn)物的氨基酸組分分析54-55
• 3.4 秸稈發(fā)酵制備單細(xì)胞蛋白飼料的工藝流程設(shè)計55-56
• 第四章 討論56-60
• 4.1 產(chǎn)纖維素菌種發(fā)酵條件的研究56-57
• 4.2 混菌發(fā)酵協(xié)同效應(yīng)分析57-58
• 4.3 發(fā)酵前后小麥秸稈組分變化58-60
• 第五章 結(jié)論60-63
• 5.1 單一菌種發(fā)酵的最佳培養(yǎng)基60
• 5.2 單一菌種發(fā)酵的最佳條件60-61
• 5.3 單一菌種發(fā)酵后秸稈組分的變化61
• 5.4 二元菌種混合發(fā)酵的最優(yōu)條件61
• 5.5 二元菌種混合發(fā)酵后秸稈組分的變化61
• 5.6 多元菌種混合發(fā)酵的最優(yōu)條件61-62
• 5.7 多元菌種混合發(fā)酵后秸稈組分的變化62
• 5.8 秸稈發(fā)酵制備單細(xì)胞蛋白飼料工藝流程的設(shè)計62-63
• 致謝63-64
• 參考文獻(xiàn)64-70
• 作者簡介70-71
• 導(dǎo)師簡介71-73

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精選檢測方法 改進(jìn)工藝措施    張震 陳海峰

秸稈微生物共發(fā)酵生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白研究    潘鋒

利用唾液鏈球菌嗜熱亞種（Streptococcus salivarius subsp. thermophilus）Y-2生產(chǎn)γ-氨基丁酸的研究    楊勝遠(yuǎn)

高蛋白海洋酵母的初步研究    高玲美

不同精粗比日糧泌乳奶牛氮素代謝及限制性氨基酸的研究    李樹聰

東亞鉗蝎蝎毒多肽的分離純化，結(jié)構(gòu)鑒定，活性測定以及基因表達(dá)研究    曹征宇

氨基酸及其手性中間體純化與合成研究    湯華釗

穴位埋線對癲癇持續(xù)狀態(tài)后海馬神經(jīng)元凋亡及相關(guān)基因表達(dá)的影響    陳國蓉

褐飛虱體內(nèi)類酵母共生菌的營養(yǎng)功能及其分子基礎(chǔ)的研究    王國超

四合木（Tetraena mongolica Maxim）異地保護(hù)生物學(xué)基礎(chǔ)研究    智穎飆

農(nóng)抗2507發(fā)酵條件優(yōu)化和應(yīng)用機(jī)理研究    林壁潤

混菌固態(tài)發(fā)酵小麥秸稈產(chǎn)生單細(xì)胞蛋白飼料的研究    王儀明

黑曲霉ZM-8降解小麥秸稈及生產(chǎn)蛋白飼料的研究    劉星斌

小麥秸稈中蛋白質(zhì)的生物學(xué)特性及其對纖維素酶活力影響的研究    張濤

纖維素酶降解生物質(zhì)生物活性研究及金屬離子對纖維素酶活力的影響    包曉峰

腎缺血再灌注損傷內(nèi)皮素與細(xì)胞凋亡研究及氨基酸的保護(hù)作用    童炎岳

毛細(xì)管電泳化學(xué)發(fā)光聯(lián)用技術(shù)在生物樣品分析中的應(yīng)用研究    謝超

非牛頓流體中營養(yǎng)類分子擴(kuò)散系數(shù)的實驗及理論研究    段志青

食品營養(yǎng)強(qiáng)化劑及保健食品中的違禁藥物分析方法研究    陳稚

毛細(xì)管電泳光導(dǎo)纖維發(fā)光二極管誘導(dǎo)熒光檢測法在生物樣品分析中的應(yīng)用研究    王兵

無機(jī)磷試劑輔助下氨基酸反應(yīng)的多樣性研究    劉金明