米曲霉发酵液LiP催化H_2O_2降解玉米秸秆工艺条件及其动力学研究

【摘要】：秸秆主要由木质素、纤维素及半纤维素组成,是一种重要的可再生能源物质。木质素通过共价键与半纤维素结合形成木质素鞘,将纤维素分子包埋在其中,形成一种坚固的天然屏障,隔离了纤维素分子与外界的酶的接触。因此秸秆的开发利用的关键就是如何高效短时的降解秸秆中木质素。本论文优化了米曲霉CGMCC5992液态发酵合成木质素过氧化物酶的工艺条件以及以糖得率为指标优化了发酵液催化过氧化氢氧化降解秸秆的工艺条件,并且分析了不同环境因素对该反应的作用机理。主要结论如下:(1)利用单因素试验和响应面设计优化了米曲霉合成木质素过氧化物酶的最佳培养基组成:玉米秸秆30 g/L,葡萄糖4.6 g/L,硝酸钠1.2 g/L,玉米浆1 g/L,酵母浸膏1.2 g/L,VB1 0.15 g/L。在此条件下,最高的木质素过氧化物酶酶活达到652.34 U/L。(2)以糖得率作为制备指标,通过单因素试验和响应面设计提高了以米曲霉CGMCC5992发酵液作为催化剂,过氧化氢氧化降解木质素的能力。优化后得到的过氧化氢氧化降解木质素的条件为:113℃预处理11 min的玉米秸秆20 g、粗酶液50 m L、1.5%H2O2 80 mL、H2O2流速0.4 mL/min、水240 m L(水:物料12:1),水解温度39℃,时间8 h,最大产糖得率达到46.28%。(3)通过DEAE-纤维素DE-52的离子层析柱和膜过滤多次反复分离纯化,获得了分子量为18.2 KDa的木质素过氧化物酶。以反应速率对底物浓度双倒数作图,分析过氧化物酶催化降解藜芦醇和玉米秸秆两种底物的Km和μmax关系。结果显示Km和μmax呈平行关系。由此认为温度和pH通过增加酶与底物的亲和力增加酶反应速率。 【关键词】：米曲霉 木质素过氧化物酶活性 水解 纯化 动力学
【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ914.3
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-25
• 1.1 秸秆的组成、结构及应用10-11
• 1.2 降解秸秆的主要方法11-18
• 1.2.1 物理法11-12
• 1.2.2 化学法12-15
• 1.2.3 物理化学法15-17
• 1.2.4 生物法17-18
• 1.3 降解木质素的主要酶系18-20
• 1.3.1 木质素过氧化物酶18-19
• 1.3.2 锰过氧化物酶19
• 1.3.3 漆酶19-20
• 1.4 酶的分离纯化技术20-22
• 1.4.1 离子交换层析技术20
• 1.4.2 凝胶过滤层析技术20-21
• 1.4.3 亲和层析技术21
• 1.4.4 疏水性相互作用层析21-22
• 1.4.5 膜过滤22
• 1.5 酶制剂的应用22-23
• 1.6 米曲霉23
• 1.7 立题背景及意义23-24
• 1.8 主要研究内容24-25
• 第二章 米曲霉液态发酵产木质素过氧化物酶的条件优化25-39
• 2.1 材料与方法25-28
• 2.1.1 材料25
• 2.1.2 仪器25-26
• 2.1.3 玉米秸秆预处理26
• 2.1.4 培养方法26
• 2.1.5 试验设计26-28
• 2.1.6 木质素过氧化物酶的测定28
• 2.1.7 SEM分析28
• 2.2 试验结果与分析28-37
• 2.2.1 碳源的筛选试验28-29
• 2.2.2 氮源的筛选试验29-31
• 2.2.3 无机盐筛选试验31-32
• 2.2.4 营养因子筛选试验32-33
• 2.2.5 响应面结果分析33-37
• 2.2.6 SEM分析37
• 2.3 本章小结37-39
• 第三章 秸秆降解条件优化的研究39-54
• 3.1 材料与方法39-43
• 3.1.1 材料39
• 3.1.2 仪器39-40
• 3.1.3 发酵液的制备40
• 3.1.4 玉米秸秆水解40
• 3.1.5 试验设计40-42
• 3.1.6 分析测定42-43
• 3.1.7 SEM分析43
• 3.2 结果与分析43-52
• 3.2.1 单因素试验43-46
• 3.2.2 响应面分析46-52
• 3.2.3 SEM分析52
• 3.3 本章小结52-54
• 第四章 发酵液中LIP的分离纯化及秸秆的水解动力学研究54-68
• 4.1 材料与方法54-58
• 4.1.1 材料54-55
• 4.1.2 主要仪器55
• 4.1.3 培养方法55
• 4.1.4 粗酶液的提取及浓缩55
• 4.1.5 DEAE-纤维素离子交换柱法分离纯化木质素过氧化物酶55-56
• 4.1.6 木质素过氧化物酶的纯度以及分子量测定56
• 4.1.7 秸秆水解动力学56-57
• 4.1.8 分析测定57-58
• 4.2 结果与分析58-67
• 4.2.1 DEAE-纤维素离子交换层析分离纯化结果58-60
• 4.2.2 秸秆水解动力学60-67
• 4.3 本章小结67-68
• 第五章 工作总结及展望68-70
• 5.1 主要研究结论68-69
• 5.2 工作展望69-70
• 参考文献70-79
• 致谢79-80
• 攻读硕士学位阶段发表的论文80

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