摘要: 纤维素酶是一类能水解纤维素成简单糖的复合酶,它主要包括葡聚糖内切酶(EG)、葡聚糖外切酶(CBH)和β-葡萄糖苷酶(BG)。纤维素酶广泛应用于食品、饲料、轻工和生物能源产业中。发酵生产酶系全、酶活高的纤维素酶,且控制纤维素酶的生产成本一直是相关研究... 展开 纤维素酶是一类能水解纤维素成简单糖的复合酶,它主要包括葡聚糖内切酶(EG)、葡聚糖外切酶(CBH)和β-葡萄糖苷酶(BG)。纤维素酶广泛应用于食品、饲料、轻工和生物能源产业中。发酵生产酶系全、酶活高的纤维素酶,且控制纤维素酶的生产成本一直是相关研究者的目标之一。本论文主要研究内容与结果如下: (1)三菌混合固态发酵产纤维素酶条件优化。以稻草粉和麸皮为主要原料,对白腐菌(White-rot fungi)NS75、黑曲霉(Aspergillus niger)NS83和絮凝酵母(Saccharomyces cerevisiae)SP5混合菌固态发酵产纤维素酶进行研究。实验结果显示,在白腐菌和黑曲霉双菌混合培养2天后接入絮凝酵母,培养到第7天产酶达到峰值;三菌混合发酵产纤维素酶酶活明显高于白腐菌和黑曲霉双菌混合发酵,其β-葡萄糖苷酶(β-G)和羧甲基纤维素酶(CMCase)酶活比白腐菌(White-rot fungi)NS75和黑曲霉(Aspergillus niger)NS83双菌发酵酶活分别提高了143.3%和68.2%。单因素实验和正交实验结果表明,当稻草粉麸皮质量比为8:2,料水比为1:2,白腐菌 NS75、黑曲霉 NS83和絮凝酵母 SP5的接种比例为1:2:1.5(v/v/v)时,于30℃培养7d,固态发酵基中β-G和CMCase酶活分别达到62305U/g和30241U/g。 (2)纤维素酶浸提条件优化。以CMCase酶活为指标,采用单因素实验分析和Box-Behnken响应面分析法对纤维素酶浸提条件进行优化研究,并利用RSM法确立了纤维素酶最佳浸提条件:每克纤维素酶固体发酵物用柠檬酸缓冲液10.42mL,柠檬酸缓冲液 pH值5.22,浸提时间2.00h。在该条件下浸提纤维素酶,其 CMCase酶活由原先的30241U/g提高到30782U/g,提高了1.79%。该结果与预测值相比,相对误差为0.12%,说明此响应值的实验值与回归方程的预测值吻合良好。 (3)纤维素酶固态粉剂研制。浸提优化提取粗酶液,通过中空纤维超滤膜超滤浓缩,将超滤浓缩的酶液用发酵固体培养基吸附干燥,制取固体酶制剂。合适固态粉剂制剂条件为:浓缩酶液酶活为12635U/mL,与吸附剂比为3:1(v/w),30℃下干燥,累积吸附干燥重复3次,制得酶活为127835U/g固态酶制剂,相对于原粗酶发酵固体培养基(30765U/g)提高了4.16倍。 (4)酶学特性研究。对混合发酵所产的纤维素酶催化水解反应的最适温度、pH值,以及葡萄糖、纤维二糖、木糖、甘油对酶催化水解反应的影响进行了研究。结果表明:混菌发酵所产的纤维素酶的酶解反应最适合温度为50℃,最适合 pH值为5.0;葡萄糖、木糖及甘油对 CMCase酶及β-G酶活均有抑制作用,且随着浓度的增加抑制作用越明显。纤维二糖对 CMCase酶活抑制作用强烈,少量的纤维二糖对β-G酶活抑制作用不明显,但随浓度增加抑制作用也增强。 收起