利用β-环糊精发酵废液生产糖化酶的研究

摘要

在β-环糊精的生产过程中，淀粉浆利用率仅为40％左右，大部分的糖类进入到废液中，废液中总还原糖含量高达14.3%，直接排放会造成环境污染和资源的极大浪费。糖化酶的生产需要碳源含量高达30%，因此可以利用废液代替淀粉生产糖化酶，变废为宝。β-环糊精发酵废液的主要成分及含量为：还原糖为4.3%，酸解总糖为14.3%，酶解总糖为13.1%，可溶性固形物14.3%，焦糖色率约为650，环己烷的体积分数为0.15%。废液中基本不含有害物质，可以作为无孢子黑曲霉的原料。
　　本研究所采用的黑曲霉HJ201不产孢子，更有利于生产糖化酶。该菌种的菌落、菌丝形态与普通的黑曲霉差距很大。菌落的特征为白色菌落，中部凹陷，四周凸起，菌落表面粗糙；菌丝特征为短而粗。废液对菌种特性的影响。观察在不同浓度的废液中，菌落形态和菌丝形态，以及产糖化酶活力的情况。结果表明：菌种在废液平板培养基上生长良好，形态正常；废液摇瓶中菌丝形态与对照中的菌丝基本无区别；不同浓度的废液摇瓶的酶活力均高于淀粉对照组，废液含量为84%的摇瓶，糖化酶活力最高，为8538U·mL-1，比对照结果高1438 U·mL-1。建立一系列的废液浓度梯度，在培养基中废液依次替代21%、42%、63%的淀粉，直至全部代替淀粉，并浓缩制得1.5倍、2倍浓度的废液培养基。实验结果表明，所有的废液培养产糖化酶活力均高于淀粉培养基对照组。全废液培养基产酶活力最高，经四级扩大培养后测定的酶活力高达9453 U·mL-1。在工厂进行中试试验，二级种子罐发酵94.5 h产糖化酶活力可达到11666 U·mL-1，验证了试验室的结果，为工业化生产提供科学依据。筛选出三个影响产酶的重要因素，用SAS软件进行响应面分析，结果表明，产糖化酶的最适培养条件为：温度34.7℃、pH4.8、摇瓶转速225 rpm。在利用β-环糊精生产废液生产糖化酶的研究中，发现使用废液产酶活力高于淀粉，通过测定菌体-高纯水悬浮液的电导率以及在260 nm和280 nm处吸光度的变化情况，发现环己烷可以改变菌体细胞膜的通透性，从而有利于糖化酶的产生。当培养基中环己烷的体积分数为0.2%时，产糖化酶活力最高，比不含环己烷的对照组高出14.64%。

目录

第1章 文献综述

1.1研究背景

1.2糖化酶

1.3有机溶剂对微生物细胞的影响

1.4本研究的目的意义

第2章 β-环糊精发酵废液成分分析

2.1材料和仪器

2.2试验方法

2.3结果与讨论

2.4结论

第3章 无孢子黑曲霉生长特性

3.1材料与仪器

3.2试验方法

3.3结果与讨论

3.4结论

第4章 利用β-环糊精发酵废液生产糖化酶的可行性研究

4.1材料与仪器

4.2试验方法

4.3结果与讨论

4.4结论

第5章 利用β-环糊精发酵废液生产糖化酶的发酵条件优化

5.1材料和仪器

5.2试验方法

5.3结果与分析

5.4结论

第6章 β-环糊精发酵废液中环己烷对产糖化酶活力的影响

6.1材料和仪器

6.2试验方法

6.3结果与讨论

6.4结论

第7章 主要结论

参考文献

缩略语词汇表

致谢

攻读硕士学位期间的研究成果