康氏木霉纤维素酶的发酵及其对稻草降解利用的初探

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1、浙江大学博士学位论文康氏木霉纤维素酶的发酵及其对稻草降解利用的初探姓名：刘小杰申请学位级别：博士专业：食品科学指导教师：何国庆2003.5.1康氏木霉ZJ5发酵产纤维素酶的最佳培养基组成(g／C)：稻草粉，33；麦麸，20；大麦粉，23；(NH4)2S04，8。4)首次用响应面方法对康氏木霉ZJ5产纤维素酶的培养基进行了优化。获得的优化培养基组成为(g／L)：稻草粉，33：麦麸，15；大麦粉，15；(NH4)2S04，4。在优化培养基中发酵144h，CMC酶活、滤纸酶活和0．葡萄糖苷酶活分别达到了7658U／mL、155．3U／mL和39．5

2、4U／mL。5)本研究首次将响应面分析法用于黑曲霉zJl产B．葡萄糖苷酶培养基组成的优化，取得了较好的效果。在培养基优化前13．葡萄糖苷酶活为187．5U／mL，经优化后，该酶活性达到了403．7U／mL，显著大于优化前的水平。经响应面分析获得的优化培养基组成为(叽)：稻草粉，6．963；麦麸，20；大麦粉，16．5；(NH4)2S04，2．44：KH2P04，0．5；MgS04‘7H20，0．5。6)利用SephadexG-100柱和DEAE-SephadexA-50柱分离纯化了IS·葡萄糖苷酶，并研究了其酶学性质和酶促反应动力学。B．葡萄

3、糖苷酶的最适作用温度为50℃，在40*(2时热稳定性较好；B．葡萄糖苷酶的最适反应pH为5．5，在pH3．0-pH8．0之间较稳定：zn“、Af3+、ca2+和Mn“对口．葡萄糖苷酶酶促反应均有一定的促进作用。确定了以水杨素为底物时的动力学参数：‰=4530mg／mL，Zm=O．06974me,／(mLrain)，动力学方程为：，，0．06974Cs印2—4．530—+Cs。7)利用稻草为主要碳源，通过正交实验，得到了康氏木霉ZJ5和黑曲霉ZJI固体混菌发酵产纤维素酶的最佳培养基组成：稻草粉，69；麦麸，49；大麦粉，29；(NH4)2s04

4、，O89；KH2P04，0．059；MgS04·7H20，O．059；加水30mL，起始pH5．0。在优化培养基中发酵96h，CMC酶活、滤纸酶活和B．葡萄糖苷酶活分别达到了2135U／mL、738．2U／mL和l125U／mL。8)利用单因子实验得到了稻草粉酶解糖化的最佳条件：稻草粉先经1．0％NaOH+I．0％H202预处理，底物浓度为2．5％，糖化温度50"C，反应体系pH4．8，滤纸酶：B．葡萄糖苷酶=1：1。运用二次通用旋转组合设计，考察了底物浓度(x，)、酶解pH(x2)和酶解温度(X3)对稻草粉糖化率(Y)的影响，得到了下列回归

5、方程：Y=O．5744—0．05214Xl一0．07129X2+004435X3一O．07929X22一O．1127X32—0．01785X1X2+0．007081XlX3—005478X2X39)本文研究发现利用纤维素酶降解稻草粉时，稻草粉的酶解率与处理时间和酶的浓度都有关。通过对实验数据的分析，得到了纤维素的残留量(＆)和酶解量(y)与处理时间(t)之间的经验公式：[st]／[So]_e～；[r]l[So]_(1一e“)10)本文首次利用稻草研究了糖化发酵生产乙醇的几种工艺，在糖化、发酵二步工艺中，采用正交实验，得出了台湾酵母(Sacch

6、aromycescerevisiae)利用稻草粉水解液发酵产乙醇的最佳培养条件：起始pH为5．0、接种量15％、培养时间48h、培养温度为30"C；在此条件下，乙醇浓度可以达到3．105％(v／v)。在边糖化边发酵工艺中，利用正交实验，得到了酒精酵母利用稻草粉产乙醇的最佳培养条件：起始DH为5．0、滤纸酶：B．葡萄糖苷酶=3：2、培养时间96h、培养温度为35"12。关键词：康氏木霉；黑曲霉；纤维素酶；D．葡萄糖苷酶；响应面方法；优化：混菌发酵；同时糖化发酵VIIIABSTRACTCelluloseisthemostabundantorgan

7、icrawmaterialintheworld，anditistheonlyrenewableresourcethatisavailableinlargequantities．Presently,onlyafewcelluloseareutilized，mostofcellulosealewastedandpolluteenvironment．Soithasgreatrealisticmeaningforhumanbeingtosolveenvironmentpollution，foodshortageandenergycrisisthatu

8、singcellulaseproducedbymicroorganismtransformcellulosetoenergy，chemicalandfood．Thi