粗糙脉孢菌AS3.1602木聚糖降解及木糖发酵研究

摘要

粗糙脉孢菌(Neurospora crassa)同时具有产生纤维素酶、半纤维素酶和发酵葡萄糖、木糖产生乙醇的能力.这在直接发酵的微生物中是很少见的.对它的研究不仅对植物纤维性物质的全利用有重要价值,还能够简化生产工艺,使系统的两步转化法简化为一步直接转化法.粗糙脉孢菌AS3.1602可以产生木聚糖酶,以不同的植物纤维物料及纯木聚糖作为底物,都可诱导产生较高的木聚糖酶活,其中玉米芯粉的诱导能力最强,酶活可达25.02IU mL<'-1>.纤维素与木聚糖混合对木聚糖酶合成具有促进作用.葡萄糖、木糖对木聚糖酶的合成有很强的阻遏作用,葡萄糖的阻遏作用大于木糖的阻遏作用.其木聚糖酶最适作用pH为5.4,最适作用温度为60℃.构建了氧限制条件下粗糙脉孢菌在葡萄糖和木糖双碳源情况下的生长和代谢产物生产的数学模型.模型包括葡萄糖和木糖的有氧和无氧代谢产能和产生代谢物如,乙醇、木糖醇和以ATP为基础的细胞生长以及细胞内木糖代谢关键酶的生成和被葡萄糖阻遏的机制.利用该数学模型能够很好地模拟葡萄糖对木糖的阻遏作用以及氧限制条件下粗糙脉孢菌利用混合碳源生长和代谢的过程.

目录

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摘要

Abstract

第一章绪论

1.1乙醇作为能源的发展现状和前景

1.2生物质酶解转化工艺

1.3微生物对木聚糖的降解

1.4木糖发酵

1.5本文的研究工作

第二章粗糙脉孢菌AS 3.1602木聚糖酶的合成及性质研究

2.1引言

2.2材料与方法

2.2.1菌种

2.2.2培养基及培养条件

2.2.3仪器

2.2.4药品

2.2.5粗酶液的制备

2.2.6木聚糖酶活的测定

2.2.7蛋白质含量的测定

2.2.8还原糖的测定

2.2.9不同碳源对木聚糖酶产生的诱导

2.2.10葡萄糖、木糖对木聚糖酶合成的阻遏

2.2.11木聚糖酶最适反应条件测定

2.3结果与讨论

2.3.1不同碳源对木聚糖酶产生的诱导

2.3.2葡萄糖、木糖对木聚糖酶合成的阻遏

2.3.3木聚糖酶的酶学性质

2.4小结

第三章粗糙脉孢菌AS 3.1602木糖发酵的研究

3.1引言

3.2材料和方法

3.2.1菌种

3.2.2培养基及培养方法

3.2.3仪器

3.2.4药品

3.2.5残糖及产物的测定

3.2.6细胞浓度测定

3.2.7摇瓶体积溶氧系数KLa的测定

3.3结果和讨论

3.3.1实验中所用三角瓶KLa的测定

3.3.2通氧量对粗糙脉孢菌木糖代谢的影响

3.3.3初始pH对粗糙脉孢菌木糖代谢的影响

3.3.4初始木糖浓度对粗糙脉孢菌木糖代谢的影响

3.3.5葡萄糖的存在对木糖发酵的影响

3.4 小结

第四章粗糙脉孢菌AS 3.1602木糖醇的代谢

4.1引言

4.2材料和方法

4.2.1菌种

4.2.2培养基及培养方法

4.2.3仪器

4.2.4药品

4.2.5残糖及产物的测定

4.3结果和讨论

4.3.1粗糙脉孢菌木糖醇发酵

4.3.2粗糙脉孢菌木糖和木糖醇发酵

4.3.3粗糙脉孢菌葡萄糖和木糖醇发酵

4.4小结

第五章利用代谢通量分析研究通气量对粗糙脉孢菌AS 3.1602木糖发酵的影响

5.1引言

5.2粗糙脉孢菌的代谢通量模型

5.3各物质速率的计算

5.4小结

第六章粗糙脉胞菌AS3.16.2葡萄糖、木糖双碳源乙醇发酵过程模型与模拟

6.1引言

6.2遗传算法及其在模型参数优化中的应用

6.2.1实验设计

6.2.2遗传算法的基本原理和方法

6.2.3遗传算法在模型参数优化中的应用

6.3葡萄糖、木糖双碳源代谢数学模型

6.3.1模型概述

6.3.2葡萄糖木糖双碳源代谢数学模型

6.3.3双碳源发酵过程模拟与预测

6.4小结

参考文献

在读期间发表和已被录用的论文

致谢