扣囊复膜酵母A11菌株淀粉酶的生产和酒精发酵的研究

摘要

木薯(cassava)是热带美洲的作物,也是热带地区第四重要的农作物。在中国南方的很多省也有种植。木薯适应性强,耐旱耐瘠。因此,在中国木薯淀粉是很好的食品及发酵工业的淀粉原材料。木薯淀粉是由直链淀粉(20±5％)和支链淀粉(80±5％)组成,这两种淀粉都可以被酶水解(无论是纯化后的酶还是微生物生产的酶)成为葡萄糖或者糊精。
　　 淀粉酶是一类广泛存在于微生物的酶类,主要有α-淀粉酶和葡萄糖淀粉酶等。其中α-淀粉酶是一种内切酶可以水解淀粉中的α-1,4糖苷键,葡萄糖淀粉酶是一种外切酶主要也是作用于淀粉中的α-1,4糖苷键,但是最近几年发现许多微生物的葡萄糖淀粉酶也可以作用于淀粉中的α-1,6糖苷键,它可以从淀粉的非还原性末端依次切下葡萄糖单分子。
　　 我们研究发现,陆地扣囊复膜酵母菌(Saccharomycopsis fibuligera)能产生高活力的淀粉酶,具有同时水解α-1,4和α-1,6-糖苷键的能力,非常适合水解木薯淀粉。我们对实验室已有的一株S.fibuligera菌株A11的发酵条件进行了优化,首先,我们利用了表面响应法(Response Surface Methodology,RSM)对其固体发酵的条件进行了优化设计,得到的最终优化条件为湿度61.5％(v/v),底物配比(稻壳:麦麸)0.42,淀粉2.0％(w/v),接种量2.0％(v/v),28℃培养,天然pH;在最优条件下,A11菌株的固体发酵淀粉酶的酶活力在120h内达到了4296U/g,而RSM预测的酶活为4222U/dgs。然后,我们利用固定化技术对S.fibuligera菌株液体发酵产淀粉酶进行了优化,得到最终固定化条件为PVA浓度为8％(v/v),海藻酸钠浓度为2.0％(w/v),CaCl2浓度为3.0％(w/v),初始接种量为5.0％(v/v),固定化时间为4h。最高酶活性可达329 U/ml,而游离细胞的最高酶活为244U/ml。
　　 在上述实验的基础上,进一步利用S.fibuligera菌株A11所产的淀粉酶和本实验室保藏的一株酿酒酵母WO菌株,以木薯淀粉为底物,进行了糖化和发酵生产酒精试验,发酵结束后得到的酒精浓度为10.5％(v/v)。

目录

文摘

英文文摘

第一章 前言

1.S.fibuligera的研究进展

1.1 S.fibuligera产淀粉酶

1.2 生产酒精中的应用

2.淀粉酶的应用

2.1 食品工业

2.2 制造业

2.3 其他

3.固体发酵

3.1 α-淀粉酶固体发酵的研究进展

3.2 葡萄糖淀粉酶固体发酵的研究进展

4.固定化细胞技术

5.研究背景及意义

第二章 固体发酵产淀粉酶

1.前言

2.材料

3.方法

3.1 固体发酵产淀粉酶的发酵方法

3.2 固体发酵中酶液的提取方法

3.3 淀粉酶酶活测定方法

3.4 固体发酵的优化

4.结果与讨论

4.1 A11菌株固体发酵产淀粉酶水解淀粉薄层层析结果

4.2 水解木薯淀粉

5.本章小结

第三章 酒精发酵

1.前言

2.材料与方法

2.1 实验菌株

2.2 培养基及试剂

2.3 固体发酵产淀粉酶

2.4 淀粉酶活力的测定

2.5 发酵基础培养基中木薯淀粉的初步糖化

2.6 发酵生产酒精

2.7 酒精蒸馏并测定比重

2.8 还原糖和总糖的测定

3.结果与讨论

3.1 最适淀粉酶含量的确定

3.2 酒精发酵结果的分析

4.本章小结

第四章 固定化细胞发酵产淀粉酶

1.前言

2.实验材料与方法

2.1 实验菌株

2.2 实验试剂

2.3 实验仪器

2.4 培养基

2.5 固定化细胞制作方法

2.6 培养方法

2.7 分析方法

3.结果与讨论

3.1 固定化条件对固定化细胞的机械强度以及产酶性能的影响

3.2 固定化细胞与游离细胞产酶比较

4.本章小结

总结与创新

参考文献

致谢

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