纤维素酶的研究进展毕业论文

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1、《发酵工艺学》课程论文纤维素酶发酵的研究进展姓名：宋姗姗学号：20070144021学院：材料与化工专业班级：生物工程（1）班指导教师：罗先群　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　分数：　　　　　　　　　2010年11月22日纤维素酶发酵的研究进展宋姗姗20070144021生工（1）班摘要：纤维素酶是糖苷水解酶的一种，它可以将纤维素物质水解成简单糖，进而发酵产生乙醇，从而解决农业、再生能源及环境污染等问题。初期的研究主要集中在对微生物纤维素酶的研究。本文对纤维素酶的概念、作用机理和发酵工艺国内外的进展

2、作了综述以及对其发展前景进行了展望。关键词：纤维素酶；来源；作用机理；发酵1纤维索酶及其作用机理纤维素酶(cellulose)又称纤维素酶系，是一类复杂的复合物，是所有参与降解纤维素并将其最终转化为葡萄糖的各种酶的总称，分为真菌纤维素酶和细菌纤维素酶。由于细菌纤维素酶活性和产量低，工业应用前景不大，故目前的研究主要针对真菌纤维素酶。真菌纤维素酶由三类酶组成：(1)葡聚糖内切酶(EG)，一般作用于纤维素内部的非结晶区，随机水解β-l，4-糖苷键，产生大量带非还原性末端的小分子纤维素。(2)葡聚糖外切酶(BH)，作用于纤维素线状分子末

3、端的β-l，4-糖苷键，每次切下一个纤维二糖分子。(3)β-葡聚糖苷酶(BG)，一般将纤维二糖水解成葡萄糖。纤维素酶降解纤维素的过程是由吸附到纤维素上开始的，纤维素酶对纤维素的降解可以是单一酶作用，也可以是多酶协同降解作用。2纤维素酶的来源及发酵生产工业生产的纤维素酶主要由真菌产生，如木霉(Trichodermasp．)、青霉(Penicilliumsp．)、曲霉(Aspergillussp．)以及腐质霉(Humicolasp．)等。其中最著名的是T.reesei，它产生的纤维素酶具有酶谱全、活力高的特点。自20世纪60年代以来，

4、从野生菌株T.reeseiQM6a出发进行了大量的筛选育种工作。其中QM9414、RutC30和MCG77能够产生较高的内切型和外切型葡聚糖酶活力,是目前国内外生产酸性纤维素酶的主要菌种。腐质霉是中性纤维素酶的重要生产菌种；黑曲霉产生的纤维素酶可以用于食品工业；青霉除了产生大量的纤维素酶外还可产生较高的葡萄糖苷酶，可以弥补木霉产葡萄糖苷酶不足的缺点。细菌和放线菌等也能够产生纤维素酶，它们产生的纤维素酶往往具有耐碱耐热的特点，如洗涤剂工业用的碱性纤维素酶就是由嗜碱芽胞杆菌产生。细菌产生的纤维素酶除了传统的内切、外切纤维素酶外，还会分

5、泌一种纤维小体(cellu-losome)到胞外，纤维小体由多种纤维素酶和半纤维素酶组成，具有较高的水解纤维素的能力，在纤维废弃物的处理上具有很大的应用潜力。纤维素酶的生产主要有液体和固体发酵两种形式。液体深层发酵(LiquidSubmergedFermen—tation，LSF)适于大规模工业生产，是目前国际上的主要生产方式，但发酵成本较高。固体发酵(Solid．StateFermentation，SSF)以农作物秸秆等纤维废弃物为主要原料，工艺简单，成本低廉，节约水源，目前国内绝大部分纤维素酶生产厂家均采用固体发酵生产纤维素酶

6、。然而固体发酵法也存在容易杂菌、产品质量不稳定等弊端。通过菌种改造以及发酵工艺的改进，T.reesei生产纤维素酶的能力得到了很大的提高，下表2显示自1972年以来该菌种产纤维素酶的发酵水平。最近几年在筛选发现新的纤维素酶产生菌方面有很大进展，其中嗜热菌Melanocarpussp．可产生较高活力的耐热、中性纤维素酶，有可能成为一个产纤维素酶的优良菌株。目前纤维素酶产生菌的筛选趋势除了寻找高活力的产酶菌外，再就是寻找具有特殊活性的产酶菌株，如中性、碱性纤维素酶，低温、高温纤维素酶等。3纤维素酶发酵3．1纤维素酶的发酵方法纤维素酶的

7、生产有固体发酵和液体深层发酵两种方法。固体发酵法是以玉米、稻草等植物秸杆为主要原料，投资少，工艺简单，产品价格低廉。例如王菁莎，王颉，周家楠等旧人对里氏木霉Lwl采用固态发酵技术，利用廉价的原料麸皮和玉米秸秆为碳源，l％硫酸铵为氮源，在秸秆粉：麦麸=1：l，料水比为1：2的固体发酵培养基上进行固态发酵，通过正交实验分析，在发酵温度为28℃，初始pH5.5，发酵周期为72h时，产酶活力最高，测得发酵液中FPA酶活119．417u／g干物质，CMC酶活为452.433u／g干物质。然而固体发酵法存在着根本上的缺陷。不可能像液体发酵那样

8、随着规模的扩大，成本大幅度下降。所得纤维素酶难提取、精制，产品外观粗糙，成品质量不稳定，杂质含量高。目前国内外大都在探索液体发酵生产纤维素酶。康东亮，吕世峰等同人对里氏木霉R3液体深层发酵，发酵96h时，维持pH值在5.0时FPA酶活力最高，维持p