产木聚糖酶菌株的筛选及生物转化汽爆玉米芯产木糖醇的研究

摘要

木聚糖是半纤维素的主要组成成分，是我国非常丰富的生物质资源，经木聚糖酶系彻底水解后的主要产物之一D-木糖，可用于木糖醇的发酵生产。在微生物分解过程中，木聚糖酶的活性是分解作用与能力的关键，因此选育高产木聚糖酶的菌株对半纤维素木聚糖的利用具有重要意义。玉米芯经过预处理，经过生物转化法将木糖转化为木糖醇，经济环保污染少，且可以实现较高的木糖醇产量和产率，在工业化生产中具有很大的应用前景。因此，本论文以得到高产木聚糖酶的菌株及提高木糖醇的产量为目的进行了一系列研究，结果如下:
　　 首先以福田提供的6种土样为样品，通过透明圈初筛和酶活测定复筛，并与本实验室已有的一株高产木聚糖酶菌株——黑曲霉2459进行比较，最终得到3株高产菌。对该3株菌进行显微镜形态观察及18s rDNA-ITS基因测序，经鉴定分别为:绿色木霉Trichoderma virensstrain: TR138、康氏木霉Trichoderma koningii strain:VI03944、肉座菌Hypocrea viridescens strain: CBS433.34。
　　 利用热带假丝酵母（Candida tropicalis）对汽爆酸化玉米芯水提液、未处理玉米芯硫酸水解液与脱色脱盐硫酸水解液进行发酵生产木糖醇，对发酵工艺和木糖醇产量进行比较，以木糖醇产量为标准得到的结果为:脱色脱盐硫酸水解液＞汽爆酸化玉米芯水提液＞＞未处理硫酸水解液。汽爆水提液发酵产木糖醇的单因素条件的优化和L9(34)正交试验，得到最佳发酵方案:初始木糖浓度为170g/L，装液量为50mL/250mL，初始pH为6.5，接种量为10％，30℃下恒温培养，采用三步转速调节，即0～21h200r/m，21h～28h170r/m，28h～48h150r/m。此条件下的木糖醇平均得率为88.35％。
　　 利用水提后的汽爆玉米芯残渣作为载体，进行固定化细胞的研究，通过对接种量的考察，确定最适接种量为7g(残渣与细胞的湿重之和)，重复分批发酵试验得到结果为:木糖醇平均产量为151.3g/L，平均得率87.7％，平均体积生产速率为3.15g/L·h。
　　 以中性汽爆玉米芯为底物，同时加入木聚糖酶和活化热带假丝酵母进行SSF法发酵生产木糖醇，初步考察了发酵时间和温度两个因素，结果为在60h和36℃时木糖醇浓度值在最高点，但整体浓度偏低。

目录

声明

学位论文数据集

摘要

第一章 绪论

1．1 半纤维素与木聚糖

1．1．1 半纤维素

1．1．2 木聚糖

1．2 木聚糖酶、木糖及木糖醇

1．2．1 木聚糖酶

1．2．2 木糖

1．2．3 木糖醇

1．3 玉米芯原料的预处理

1．3．1 玉米芯碱法预处理

1．3．2 玉米芯酸法预处理

1．3．3 生物法预处理

1．3．4 蒸汽爆破预处理

1．3．5 其他预处理

1．4 木糖醇的生物转化

1．4．1 热带假丝酵母

1．4．2 生物转化过程

1．5 生物转化生产木糖醇的研究进展

1．5．1 生产原料

1．5．2 发酵条件优化

1．5．3 固定化细胞技术

1．5．4 同步糖化发酵

1．6 课题的主要研究目标及内容

1．7 论文的创新性

第二章 产木聚糖酶菌株的筛选

2．1 实验材料与试剂

2．1．1 实验材料

2．1．2 实验仪器

2．1．3 药品与试剂配制

2．1．4 培养基

2．2 方法

2．2．1 木聚糖的制备

2．2．2 菌种的筛选

2．2．3 菌蛋白浓度的测定

2．2．4 酶活性的测定

2．2．5 产酶发酵及测定酶蛋白

2．2．6 菌种的鉴定

2．3 结果与讨论

2．3．1 木聚糖的制备

2．3．2 菌种的筛选

2．3．3 菌种的鉴定

2．4 本章小结

第三章 热带假丝酵母发酵汽爆酸化玉米芯产木糖醇的研究

3．1 实验材料与方法

3．1．1 实验材料

3．1．2 实验方法

3．2 结果与讨论

3．2．1 玉米芯不同预处理后的成分分析

3．2．2 发酵时间的考察

3．2．3 不同初始木糖浓度发酵产木糖醇的比较

3．2．4 不同接种量发酵产木糖醇的比较

3．2．5 不同温度发酵产木糖醇的比较

3．2．6 不同初始pH发酵产木糖醇的比较

3．2．7 不同装液量发酵产木糖醇的比较

3．2．8 调节转速对水提液发酵产木糖醇的影响

3．2．9 相同工艺参数下发酵产木糖醇的比较

3．2．10 正交试验结果

3．2．11 验证实验结果

3．3 本章小结

第四章 细胞固定化发酵产木糖醇的研究

4．1 实验材料与方法

4．1．1 实验材料

4．1．2 实验方法

4．3 结果与讨论

4．3．1 固定化细胞的接种量对发酵产木糖醇的影响

4．3．2 固定化细胞发酵水提液产木糖醇的重复分批实验

4．4 本章小结

第五章 同步糖化发酵产木糖醇的初步研究

5．1 实验材料与方法

5．1．1 实验材料

5．1．2 实验方法

5．2 结果与讨论

5．2．1 同步糖化发酵时间的考察

5．2．2 同步糖化发酵温度对木糖醇产率的影响

5．3 本章小结

第六章 结论

参考文献

附录

致谢

研究成果及发表的学术论文

作者及导师简介