秸秆乙醇用木聚糖酶发酵工艺及其新型固态发酵设备系统的研究

【摘要】：木聚糖酶是一类木聚糖降解酶系,属于水解酶类。木聚糖是以木吡喃糖为单位的由β-1,4键连接的半纤维素,富含于植物体内。木聚糖是一种重要的可再生资源。木聚糖酶能将植物性原料、谷实类饲料和食品中的木聚糖水解成单糖或低聚糖。目前,木聚糖酶被公认是当今世界上最有前景的绿色、环保型酶制剂之一。本研究利用秸秆乙醇用木聚糖酶作为研究目标,开发了木聚糖酶在发酵生产过程跟踪的多项的关键技术,并研发了一种新型固体酶连续培养装置,解决了在秸秆乙醇用木聚糖酶生产中筛选工艺、发酵工艺、固体酶连续培养装置的研发等关键问题。主要结果如下：筛选出适宜降解秸秆纤维原料高产菌株,并优化其培养基 以玉米芯和麸皮等富含半纤维素原料作为底物定向选育菌种,筛选出了适合固体发酵的黑曲霉菌株M-Asp-S1。进一步通过单因子及正交试验最终得到固态发酵生产木聚糖酶的培养基配方：30%玉米芯和70%麸皮, (NH4)2SO4 4%, KH2PO4 0.75%, Mg2SO4.7H2O1.0%,聚丙二醇0.10%,自来水70%。并且其酶活力从原来的900.61 U/g增加到4000.34U/g,提高了3.44倍。新型固态酶连续培养装置的研发及其生产工艺的优化研发了新型固态酶连续培养装置,并优化了该新型连续培养装置的生产工艺,在生产过程采用液体种子接种、固态发酵的工艺。该新型连续培养设备应用于秸秆乙醇生产后,酶解速度快,单糖得率高,原料利用率提高20%。通过对比测定国内几家公司生产的酶组分中的酶活,本研究所生产的木聚糖酶具有更合理的酶组分结构,其酶解及发酵效果具有一定优势。综上所述,本课题关键技术的突破,为秸秆纤维乙醇的规模化推广生产和应用建立了示范。 【关键词】：木聚糖酶 秸秆乙醇 固态酶连续培养装置 生产工艺优化 菌种选育
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TQ223.122;TQ920.6
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-7
• Abstract7-10
• 1 绪论10-26
• 1.1 木聚糖酶简介及其应用研究进展11-17
• 1.2 秸秆生产燃料乙醇研究进展17-22
• 1.3 本研究工作的思路22-23
• 1.4 本研究的研究意义及应用前景23-26
• 2 适宜降解秸秆纤维原料高产菌株的筛选及其培养基优化26-37
• 2.1 实验材料26-27
• 2.1.1 菌株和质粒26
• 2.1.2 培养基26
• 2.1.3 仪器设备26-27
• 2.2 实验方法27-30
• 2.2.1 粗酶液的制备27
• 2.2.2 DNS法测定酶活27-28
• 2.2.3 碳源对产木聚糖酶的影响28
• 2.2.4 氮源对产木聚糖酶的影响28-29
• 2.2.5 磷酸盐添加量对产木聚糖酶的影响29
• 2.2.6 Mg~(2+)对产木聚糖酶的影响29
• 2.2.7 微量金属盐Mn~(2+)对产木聚糖酶的影响29
• 2.2.8 表面活性剂对产木聚糖酶的影响29
• 2.2.9 培养温度对产木聚糖酶的影响29
• 2.2.10 培养湿度对产木聚糖酶的影响29
• 2.2.11 正交试验优化培养基配方29-30
• 2.3 实验结果30-36
• 2.3.1 高产酶的筛选30
• 2.3.2 碳源对产酶的影响试验30-31
• 2.3.3 氮源添加量对产酶的影响试验31
• 2.3.4 磷酸盐添加量对产酶的影响试验31-32
• 2.3.5 Mg~(2+)对产酶的影响试验32-33
• 2.3.6 Mn~(2+)对产酶的影响试验33
• 2.3.7 表面活性剂对产酶的影响试验33
• 2.3.8 培养温度对产酶的影响33-34
• 2.3.9 培养湿度对产酶的影响34
• 2.3.10 正交试验优化培养基34-36
• 2.3.11 优化培养基验证试验36
• 2.4 讨论36-37
• 3 新型固态酶培养系统的开发及其生产工艺参数的优化37-49
• 3.1 设备设计基本原理及思路37-40
• 3.1.1 本设备接种技术的解决38
• 3.1.2 本设备采用的灭菌方式38-39
• 3.1.3 本设备的通风方式39
• 3.1.4 酶培养箱料层厚度的控制39
• 3.1.5 酶培养温度的控制39
• 3.1.6 酶培养温度的控制39-40
• 3.2 设备设计简图及实施方式40-41
• 3.3 设备创新点41-43
• 3.4 设备生产工艺参数的优化43-48
• 3.4.1 实验材料及设备43
• 3.4.2 实验方法43
• 3.4.3 实验结果及分析43-48
• 3.5 本章小结48-49
• 4 新型固态酶连续培养系统生产木聚糖酶应用效果研究49-54
• 4.1 实验材料及方法49-52
• 4.1.1 实验用酶49
• 4.1.2 实验方法49-52
• 4.2 实验结果及分析52-53
• 4.2.1 酶活测定52
• 4.2.2 木聚糖酶应用效果对比52-53
• 4.3 本章小结53-54
• 5 结论54-56
• 5.1 存在的问题54
• 5.2 改进方案54-56
• 参考文献56-60
• 作者简介60

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

不同预处理方法对玉米秸秆吐温-80/酶水解的影响    刘伟;庞浩;计红果;廖兵;

木聚糖酶综述    叶波;周娅琴;

利用秸秆制备燃料乙醇的关键技术研究进展    张伟;林燕;刘妍;华鑫怡;李春杰;孔海南;

木聚糖酶高产菌株的筛选及固态发酵条件的研究    郭夏丽,陈红歌,郭瑞峰,贾新成

黑曲霉A_(34)木聚糖酶的底物专一性与酶解方式    杨瑞鹏;杨尔宁;胡慰望;赵学慧;

稀碱法预处理对橡子壳酶水解效果的影响    杨静;蒋剑春;张宁;卫民;赵剑;

酸催化水解阿拉伯胶制备L-阿拉伯糖工艺    黄敏慧;鲍宗必;段舒然;邢华斌;杨亦文;任其龙;

海枣曲霉木聚糖酶降解寡聚木糖的特性    江均平，严自正，张树政

黑曲霉M_1菌株木聚糖酶复合酶的固态发酵条件及其酶学性质研究    陈红歌,郭夏丽,窦会娟,贾新成

碱预处理对玉米秸秆酶解效果的影响    迟聪聪;柳咪;龚亚辉;李鸿魁;吴养育;

酶法生产低聚木糖的研究    郭夏丽

黑曲霉酸性木聚糖酶基因在毕赤酵母中的高效表达及其表达产物性质及应用特性研究    王金华

小麦全蚀病菌胞外β-1，3-葡聚糖酶的纯化及部分酶学性质的研究    刘铜

纤维堆囊菌So9733-1木聚糖酶基因的克隆、表征与异源表达分析    张晓元

宇佐美曲霉木聚糖酶的分离纯化和基因克隆    王时良

里氏木霉木聚糖酶基因的克隆及其在毕赤酵母中高效表达的研究    仲伟麒

木聚糖酶Y3的筛选及性质考察    王洪媛

NaOH预处理后的玉米秸纤维素酶水解效果试验研究    张佳

固态发酵技术及其设备的研究进展    黄达明,吴其飞,陆建明,管国强

现代固态发酵设备研究进展    徐自明;

固态发酵技术的研究进展    戴超;冷云伟;宗雯雯;

中科院与沱牌集团共建固态发酵研究院    

固态发酵及其在环境保护中的应用研究进展    马亢;周庆峰;

固态发酵中生物量的评估和测定    韩北忠,王家槐

中国固态发酵食醋工艺剖析    李幼筠

固态发酵工程研究进展    徐福建,陈洪章,李佐虎

固态发酵生产木质素酶研究进展    芦国营,张朝晖,洪伟杰

白僵菌固态发酵试验研究    胡加付;李农昌;樊美珍;李增智;

黑曲霉固态发酵产果胶裂解酶的研究    钱丽丽;卢玲妃;章银军;汪钊;

饲用纤维素酶固态发酵的研究    皮雄娥;李孝辉;费笛波;

米曲霉固态发酵生产蛋白酶、淀粉酶和纤维素酶的优化研究    王朋朋;尹清强;王平;党晓伟;左瑞雨;常娟;

固态发酵豆渣菌种的筛选及发酵条件的研究    李思聪;曹雪莲;宋勇;盛琴;潘康成;

利用固态发酵技术提高肉鸡饲料消化率    

中心组合设计法优化马铃薯薯渣固态发酵工艺    赵凤敏;李树君;方宪法;杨延辰;杨炳南;刘期成;

菜粕固态发酵处理对肉鸡生长性能及肝脏和甲状腺的影响    游金明;瞿明仁;黎观红;王自蕊;宋小珍;潘珂;

发酵条件对固态发酵豆粕品质的影响    王园;陆文清;

中心组合设计法优化马铃薯薯渣固态发酵工艺    赵凤敏;李树君;方宪法;杨延辰;杨炳南;刘期成;

固态发酵马铃薯渣生产反刍动物饲料条件的筛选    刘震;张微微;张永根;

沱牌联合中科院组建固态发酵研究院    本报记者 姜新宇

固态发酵饲用酶的工艺要点分析    农业部饲料工业中心 陆文清博士

判定纯粮固态发酵白酒的技术依据    国家食品质量监督检验中心 程劲松

功能性红曲生产效率产品质量提高    马艳红

结合现代生物技术和中国传统生物技术解决农业可持续发展的一些实际问题    

四种知名白酒获“纯粮固态发酵”标志    章 文

生物过程工程与发酵工业(下)    中国科学院过程工程研究所生化工程国家重点实验室 陈洪章 彭小伟

回态发酏饲用酶的工艺要点分析    陆文清

“饲用复合酶高产菌种固态发酵中试与规模化生产技术”通过鉴定    本报记者 何定明

《全国白酒行业纯粮固态发酵白酒行业规范》的发布实施具有里程碑意义    汪社锋

基于近红外光谱和电子鼻技术的固态发酵过程检测研究及应用    江辉

多功能纯种固态发酵设备及其喷雾接种技术研究    李建华

α-半乳糖苷酶固态发酵中试技术参数研究    王春林

燃料乙醇固态发酵生产工艺的研究    王瑞明

大曲华根霉（Rhizopus chinensis）固态发酵表达酯合成脂肪酶的研究    孙舒扬

土曲霉固态发酵产洛伐他汀的关键技术和新工艺探索    魏培莲

樟芝菌发酵生产Antrodins等活性产物的研究    夏永军

竹黄菌发酵产竹红菌素的研究    梁晓辉

固态发酵马铃薯渣生产活性蛋白饲料的研究    程方

秸秆乙醇用木聚糖酶发酵工艺及其新型固态发酵设备系统的研究    金力

压力脉动周期刺激对固态发酵微生物信息传递的影响    付小果

红曲霉固态发酵及形态解析    陈云

红曲菌9901固态发酵抗高浓度甘油抑制机理的研究    鲁利平

纤维素类底物固态发酵反应模式及动力学模型的建立    陶然

深黄被孢霉固态发酵生产油脂的工艺参数及机制研究    孙若芸

利用农副产品红酵母固态发酵生产增色饲料的研究与应用    谢爱娣

固态发酵玉米条件的优化及营养物质变化的比较研究    闫亚婷

混菌固态发酵生产菜籽肽的研究    王雪峰