探析地衣芽孢杆菌产β-甘露聚糖酶发酵和纯化工艺的响应面法优化

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1、天津大学硕士学位论文地衣芽孢杆菌产β-甘露聚糖酶发酵和纯化工艺的响应面法优化姓名：韩健申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：何志敏20070501中文摘要为了对中性8．甘露聚糖酶产生菌一地农芽孢杆菌TJ．101的发酵工艺和纯化工艺进行优化，本文贯穿运用了响应面(ResponseSurfaceMethodology)优化方法中的因素筛选实验设计法(Plackett．Burman)和中心复合设计法(Centralcompositedesign)对自控发酵罐的发酵过程、絮凝纯化条件、双水相分离和膜浓缩进行了优化实验设计，并采用喷雾干燥手段得到固体酶制剂产品。本文采用扩试常用的6．6b自控

2、发酵罐进行分批发酵实验，对影响地衣芽孢杼蓥发酵生产圣一甘露聚糖酶过程中鼹三个重要影响因素：搅拌速度、通气量及发酵时间进行中心组合设计，并进行响应面分析，得到最优产酶条件：搅拌速度658．58r／min，发酵时间46．34h，通气量5．0L／min，在此条件下口．甘露聚糖酶的酶活力达到440U／mL。以聚铝为助凝剂，采用阴离子聚丙烯酰胺和阳离子聚丙烯酰胺为絮凝剂，对粗酶液的絮凝分离条件进行了考察，采用Plackett-Burman设计法进行重要因素的筛选，并对其采用中心组合法设计实验，透过响应蔼优仡褥到加水量240．55％(v)，阳离子加入量14．13％(V)，阴离子加入量16．97％(

3、V)的最佳絮凝条件，在此条件下酶活收率达到72．93％。利用喷雾干燥将纯化后的酶液制成固体酶制剂产品，酶活高达3000U缝。考察了8．甘露聚糖酶在双水相萃取中的分配行为，并对聚乙二醇(PEG)与硫酸盐和磷酸盐的不同组合进行了筛选，得至JJPEGl000／(NH4)2S04的最佳组合。经过对影响蛋白分配效果的三个因素(PEG、(NH4)2S04和NaCl含量)的多目标响应面优化，可以得到不同级剔的酶蛋白萃取液。利用中空纤维膜对发酵液进行浓缩处理，考察了操作过程中的进料量，操作压力和操作时间对膜滤效果的影响，得到理想操作条件：进料量1．3L／h，操作压力0．04MPa，超滤对闻在20-45

4、分钟之闻进雩亍分段收集，可获得三级浓缩酶液。关键词：地农芽孢杆菌，p-甘露聚糖酶，响应谣，Plackett—Burman，CCD，絮凝，双水捆萃取，中空纤维膜，优化，发酵ABSTRACTPlackett-Burmandesign(PB)andCentralcompositedesign(CCD)inresponsesurfacemethodology(RSM)wereemployedforoptimizingfermentationandpurificationconditionsof13-marmanaseproductionbyBacilluslichenifo掰2吞TJ一101。

5、Flocculation，aqueoustwo—phaseextraction(ATPE)andmembraneseparationwereusedtopunfytheroughzymoticfluidandalsospraydryingmethodwasusedtOproducesolid13-mannanasepreparation。A6．6Lauto—controlfermenterBIOSTATwasusedtostudyp-mannanasefermentingprocessfromBacilluslicheniformis．Threesignificantkeyfactor

6、sincludingrotatespeed(r／min)，airflowrate(L／rain)andfermentingtime鳓wereinvestigatedaccordingtoCCD。TheoptimalvaluesofthevariablesweredeterminedbyRSManalysisandwerelistedasfollows：658．58r／min，5．0L／rainand46．34h，respectively．Theoptimized13-mannanaseactivityof440U／mLwasobtained．Withflocculantofcation

7、icpolyacrylamide(c—PAM)andanionicpolyacrylamide(A—PAM)andaid—flocculantofpolyaluminiumchloride，flocculationofroughzymoticfluid，asallimportantmethodinthedownstreambioprocess，wasalsodesignedusingPBmethodandthreekeyfactorsweres