利用稻草粉同时糖化发酵的初步研究

利用稻草粉,研究了同时糖化发酵生产乙醇的工艺.在同时糖化发酵工艺中,采用正交试验,得出了酒精酵母利用稻草粉发酵产乙醇的最佳培养条件:起始PH值为5.0、滤纸酶∶β-葡萄糖苷酶=6∶2、培养时间96h、培养温度为35℃.     

拟青霉WPG-1的鉴定及固体发酵产β-1,3-1,4-葡聚糖酶条件的优化

从土壤中筛选出一株高产β-1,3-1,4-葡聚糖酶的耐热真菌WPG-1,经过鉴定为拟青霉属(Paecilomyces sp.)。通过单因素试验优化拟青霉WPG-1固体发酵产β-1,3-1,4-葡聚糖酶的发酵条件。结果表明,该菌株产β-1,3-1,4-葡聚糖酶的最佳条件是:以燕麦粉为碳源,蛋白胨为氮源(氮素含量0.2%),初始水分含量70%,初始p H为自然,培养温度45℃为最佳产酶条件。在优化后的条件下培养5 d产β-1,3-1,4-葡聚糖酶水平高达1 324.49 U/g干基碳源。     

混合菌固态发酵产纤维素酶条件的研究

以稻草秸秆粉为碳源,利用绿色木霉和黑曲霉进行固体发酵产纤雏素酶的研究。以混合菌接种比例、麦麸与稻草粉质量比、发酵时间和三角瓶装量4因素为考察对象,通过单因素实验和正交实验优化混合菌固体发酵条件。确定该混合菌株的最优产酶条件,结果表明,混合菌最佳固体发酵条件为：绿色木霉和黑曲霉接种比例为1：1、麦麸与稻草粉质量比为1：3．0、发酵时间为4d、装量为50mL／1000mL三角瓶。在此最佳发酵条件下,FPA酶活、CMC酶活、β-G酶活分别为5．291U／mL、9．33IU／mL和49．91IU／mL,分别是单菌发酵的2．28～2．47倍、2．39～2．45倍、1．38～2．09倍。混合菌发酵产生的各酶活性均高于各种菌单独发酵产生的各酶活性。     

纤维素酶高产菌株产酶条件的优化

通过产酶培养基及产酶条件的优化,确定产纤维素酶菌株N-57的最佳产酶条件.利用液体发酵培养法探讨培养基起始pH值、培养温度、碳源、氮源对菌株N-57产酶的影响.在单因素试验的基础上,通过Box-Behnken响应曲面法筛选出产CMCase的最佳发酵条件:pH值为6;稻草粉浓度为0.30％;(NH4)2SO4浓度为0.30％.在最佳条件下培养,该菌株的CMCase的酶活达到459.54U.     

响应面法优化康氏木霉产β-葡聚糖酶的液体发酵条件

确定康氏木霉(Trichoderma koningii)产β-葡聚糖酶的发酵培养条件。利用响应面优化法,通过两步实验设计,即部分因子实验和中心组合实验设计,对康氏木霉液体发酵产β-葡聚糖酶的最佳培养条件进行了优化研究。得到最优培养条件:发酵培养温度29·8℃,摇床转速为200r/min,发酵培养基起始pH为3·43;250mL三角瓶中装液量30mL;接种量5%(1·5mL/瓶),培养时间为156h。在最优培养条件下康氏木霉产β-葡聚糖酶活力达到36·9U/mL。实验结果表明,康氏木霉在液体发酵条件下产β-葡聚糖酶,发酵液起始pH和培养温度对康氏木霉产β-葡聚糖酶活力影响最显著。     

响应面法优化小刺青霉16-7产纤维素酶液体发酵工艺

在单因素试验的基础上,采用Plackett-Burman试验设计及响应面分析,利用Minitab软件,对纤维素酶高产菌小刺青霉（Penicillium spinulosum）16-7进行发酵工艺条件的优化。通过Plackett-Burman试验筛选出影响产酶的3 个主要因素,即稻草-麸皮（碳源）添加量、培养温度和培养时间。在此基础上通过最陡爬坡试验和响应面分析法进行回归分析。结果表明：当稻草-麸皮添加量为3.45 g/100 mL、培养温度为27.11 ℃和培养时间为146.27 h时,酶活力最高,此条件下滤纸酶酶活力预测值为132.53 U/mL。经过修正,选择稻草-麸皮添加量3.45 g/100 mL、培养温度27 ℃、培养时间146 h,此条件下测得羧甲基纤维素酶酶活力为387.58 U/mL、滤纸酶酶活力为128.86 U/mL,滤纸酶酶活力比优化前提高49.07%。     

海洋纤溶酶高产菌株的选育及产酶条件优化

以海洋枯草芽孢杆菌FA-7为出发菌株,经紫外诱变获得一株遗传稳定性良好的高产纤溶酶菌株Y-22,并对该菌株的发酵培养基和发酵条件进行优化,确定菌株Y-22的最佳产酶条件为可溶性淀粉4％,黄豆粕粉2．5％,CaCl20．025％,MgSO4·7H：00．35％,吐温-80O．15％;接种量4％,装液量50mt：250mL,初始pH值为5．5,发酵温度30℃,180r／min振荡培养96h。在此条件下,菌株Y-22的发酵液粗酶酶活为（910±11．3）1U／mL,是出发菌株的3．05倍。     

稻草粉基混合菌发酵产纤维素酶研究

以稻草粉为主要原料,对白腐菌(White-rot fungi)NS75和黑曲霉(Aspergillus niger)NS83进行固态混合发酵产纤维素酶进行研究。混合菌固态发酵与单菌固态发酵实验结果比较表明,混合菌发酵产生的纤维素酶总体酶活明显高于单菌种发酵,其β-葡萄糖苷酶(β-G)酶活较白腐菌NS75单菌发酵提高了120.9%;葡聚糖内切酶(CMC)酶活比黑曲霉NS83单菌发酵提高了140.8%。单因素实验和正交实验结果表明,当稻草粉麸皮质量比为9∶1,料水比为1∶2,白腐菌NS75与黑曲霉NS83的接种比例为1∶1(v∶v)时,培养第3d开始搅拌,每天搅拌一次,于30℃,培养5d,稻草粉基混合菌发酵产纤维素酶中CMC酶活达到16650U/g,β-G酶活为16108U/g、滤纸酶活(FPA)酶活为3164U/g。     

海洋尿酸氧化酶菌株发酵条件响应面优化

在单因素试验基础上,采用Plackett-Burman试验得出尿酸、酵母膏、温度是3个最重要的影响菌株产酶的因素,利用Box- Behnken模型对苛求芽孢杆菌（Bacillus fastidious）Z7-1发酵生产尿酸氧化酶的产酶条件进行响应面优化。单因素优化结果为尿酸1.00%、酵母膏0.75%、K2HPO4 0.25%、MgSO4 0.05%、KH2PO4 0.07%、培养温度25 ℃、转速160 r/min、接种量5%、pH 7.5、装液量125 mL/500 mL。响应面优化后发酵条件为尿酸1.00%、酵母膏0.80%和温度28 ℃。在此优化条件下,酶活为42.57 U/mL,比优化前提高了251.8%。     

碳氮源对枯草芽孢杆菌发酵产β-甘露聚糖酶的影响

为提高枯草芽孢杆菌产甘露聚糖酶的能力,对Bacillus subtilis YH12产β-甘露聚糖酶的培养基组分和培养条件进行了优化,重点考察了碳氮源对发酵产酶的影响。实验结果表明,以魔芋精粉和甘露寡糖作为碳源时能对菌株发酵产酶起到良好的诱导作用,魔芋甘露寡糖的诱导效果要优于魔芋精粉,从经济效益角度考虑选择魔芋精粉作为碳源和诱导底物;以胰蛋白胨作为发酵氮源时产酶效果最佳。研究同时发现,产酶的最佳碳氮比为2:1;Na~+、K~+和Mg~(2+)对酶活具有显著促进作用;对发酵条件的考察结果显示,选择初始pH和培养温度分别为7.5和30℃时产酶效果最好。产酶发酵过程及SDS-PAGE分析表明,发酵33 h时产酶量达到最高。在此条件下B.subtilis YH12发酵产酶高峰期β-甘露聚糖酶活力达到280 U/mL,相比初始水平提高约5倍。     

Ethanol production from ensiled rice straw and whole-crop silage by the simultaneous enzymatic saccharification and fermentation process

Silage production from rice straw and whole-plant forage paddy rice is increasing in Japan because of decrease in rice consumption. One potential use for this silage is bioethanol production. In this study, we analyzed the effectiveness of three different commercially available cellulases at saccharification of sun-dried rice straw, ensiled rice straw, and rice whole-crop silage (WCS). Furthermore, the ethanol productivity of the simultaneous saccharification and ethanol fermentation process (SSF) from the same plant substrates was analyzed. Among the three kinds of cellulases tested (Novozymes NS50013, Genencor GC220, and Acremonium cellulase), Acremonium cellulase showed the highest ethanol production for the three plant substrates, and the WCS produced the highest ethanol level. Analysis of the enzymatic degradation activity of the cellulases revealed that Acremonium cellulase contained remarkably high glucoamylase and pectinase side activities relative to the other cellulase preparations. The addition of glucoamylase and pectinase to the other two cellulases significantly increased ethanol productivity to levels observed for the Acremonium cellulase preparation, which showed little enhanced performance with the addition of the same enzymes. Finally, we tested whether milling and sterilization had an effect on ethanol production and found that sterilized silage produced higher ethanol levels but that the milling process had no significant effect. These results show that (i) silage made from whole-plant rice can be used for bioethanol production and (ii) the proper selection and combination of commercially available enzymes can make SSF more cost efficient by removing the need for a pre-treatment step.     

木质纤维素类生物质生物预处理菌种筛选

以生物质的转化率(TR)、糖化率(SR)为评价标准,在竹粉、稻草和玉米秸秆3种生物质上筛选了33株采自神农架自然保护区的白腐菌菌株,发现针对不同生物质,适用于生物预处理的菌株不同:竹粉基质为杂色云芝,稻草基质为侧耳属菌株,玉米秸秆基质为乳白耙菌。所筛出白腐菌预处理时间显著缩短,以相应菌株处理竹粉、稻草和玉米秸秆15d,其生物质TR分别提高25.8%、47.0%和136.3%,SR依次达到14.1%、39.4%和37.5%。3种生物质中木质素含量与其糖化率关系密切。     

液态发酵原位酶解糖化水稻秸秆工艺优化

为探究以原位酶解方式整合产酶菌株的发酵条件和酶解条件差异的可行性,以木质纤维结构典型的水稻秸秆为对象,里氏木霉为产酶微生物,通过研究液态发酵原位酶解糖化水稻秸秆,对发酵过程和酶解过程协同控制条件进行优化。结果显示,最优产酶发酵条件为水稻秸秆添加量30 g/L,发酵温度30℃,初始pH 6.5,发酵时间48 h;最优酶解条件为酶解pH 4.8,酶解温度50℃,酶解时间24 h,最终的秸秆比产糖量为0.350 g/g。通过在酶解阶段时补加少量的粗酶液(体积分数5%),可以提升最终的比产糖量,由0.332 g/g提升至0.400 g/g,约提升了20%。原位酶解糖化秸秆纤维素是实现水稻秸秆高效降解利用的可行方式。该研究可为纤维素酶解工艺提供技术参考,为秸秆纤维素资源化利用提供一定理论依据。     

秸秆基质中木质素白腐菌降解的SEM特征观察

研究了黄孢原毛平革菌(PhanerochaeteChrysosporiumBurdsall)对大豆和稻草秸秆中木质素的降解条件及降解效果。结果显示:在各5.0g秸秆中,加入合成培养液12mL、菌悬液浓度8.6×106cfu/mL时,种子添加量为0.8mL、培养基pH4.5,降解10d,测得木质素降解率分别为大豆秸秆49.91%、稻草秸秆49.50%。利用SEM对发酵前后秸秆表观结构进行观察,得到黄孢原毛平革菌对大豆和稻草秸秆有明显的降解效果。经黄孢原毛平革菌降解10d的大豆和稻草秸秆表面空穴增多、增大,甚至相互连通,降解效果明显。     

利用纤维素酶降解稻草粉的研究

纤维素是自然界中存在最广泛的一类碳水化合物,同时它也是地球上数量最大的再生资源.目前,自然界中纤维素只有一小部分得到了利用,绝大多数纤维素不仅被白白浪费,而且还会造成环境污染.利用微生物生产的纤维素酶将其转化为人类急需的能源、食物和化工原料,对于人类社会解决环境污染、食物短缺和能源危机具有重大的现实意义.纤维素的酶解是一个复杂的生化过程,其作用机制的研究一直受到人们的重视,许多学者提出了各种假说.目前较为普遍接受的理论主要有三个:协同理论、原初反应理论和碎片理论.本文利用单因子实验得到了稻草粉酶解糖化的最佳条件:稻草粉先经1.0%NaOH+1.0%H2O2预处理,底物浓度为2.5%,糖化温度50℃,反应体系pH4.8,滤纸酶:β-葡萄糖苷酶＝1 :1.     

Production of lactic acid from xylose and wheat straw by Rhizopus oryzae

Rhizopus oryzae NBRC 5378 was the best among 56 strains of R. oryzae for the production of lactic acid from xylose. This strain produced lactic acid from wheat straw powder by a simultaneous saccharification and fermentation process, with a yield of 0.23 g/g from cellulose and hemicellulose in wheat straw.     

高粱酒糟糖化处理及其暗发酵产氢性能

高粱酒糟是白酒生产过程中产生的富含纤维素的副产品,其暗发酵产氢被认为是较有前景的处理方法之一。为提高高粱酒糟氢气转化效率,探讨了不同预处理方式对高粱酒糟糖化率及糖化液发酵产氢的影响。结果表明,纤维素酶解是酒糟糖化的最优处理方式,其酶解条件为:固液比1:15(g:mL)、纤维素酶添加量4000 U/g,对应酶解液还原糖产率为17.21%,比对照组提高了341.28%。此外,糖化液产氢结果表明,与纤维素酶单一酶解方法相比,纤维素酶-淀粉酶耦合法的酒糟糖化液产氢率更高,对应的氢气产率为51.56 mL/g。扫描电镜结果显示,酒糟的纤维结构在酶解过程中明显被破坏,说明纤维素酶解促进了纤维素向糖类物质转化。     

黑曲霉液体深层发酵产纤维二糖酶的研究

纤维二糖酶（cellobiase）是纤维素酶系中的重要组分之一,目前由里氏木霉（Trichoderma reesei）生产的纤维素酶制剂中纤维二糖酶的活力明显偏低,限制了纤维素的糖化效率。本文采用一个黑曲霉菌株（Aspergillus niger ZU-04）,在液态发酵条件下生产纤维二糖酶,对主要的发酵工艺参数进行了研究,结果表明,培养基中添加1.0%的麸皮对纤维二糖酶的形成有明显的促进作用;葡萄糖、玉米浆粉的适宜浓度分别为2.0%、0.3%;变温培养缩短了产酶周期,培养4d,酶活力达到最高,为6.23IU/mL。采用黑曲霉纤维二糖酶与里氏木霉纤维素酶协同水解酸预处理后的玉米芯,当纤维素酶用量为20IU/g底物时,纤维二糖酶活力和滤纸酶活力比例为0.43,2d酶解得率达到91.1%。     

里氏木霉的纤维素酶产生条件研究

从 7株里氏木霉中筛选出 1株纤维素酶高产菌Tr G。通过对培养基中含水量 ,C∶N ,初始 pH值 ,葡萄糖、尿素、KH2 PO4 的添加 ,培养时间 ,培养温度以及酶解条件进行优化 ,获得纤维素酶生产菌株Tr G的最佳产酶条件为 :稻草粉 35g ,麦麸 15g ,KH2 PO4 0 2 5g ,MgSO4 ·7H2 O 0 0 2 5g ,(NH4 ) 2 SO4 1g ,豆饼粉水解液 7mL ,葡萄糖 0 .5% ,蒸馏水 2 3倍 ,初始 pH值 5 0 ,最适酶解温度为 6 0°C ,于 2 8°C培养 6d ,最大滤纸酶活达 30 8mgG/ g·h ;尿素对酶活有明显的抑制作用。     

一株嗜热毁丝霉菌株产纤维素酶条件优化

以一株嗜热的毁丝霉H127-1为出发菌株,对其产纤维素酶的液体发酵条件进行了研究。结果表明,最佳碳源为稻草粉,最佳氮源为黄豆粉。当添加一定量的金属离子时,Fe^2＋能显著促进H127-1产CMC酶以及β-葡萄糖苷酶,而Zn^2＋和CU^2＋则极大地抑制了其产酶;Ca^2＋、Ba^2＋和Mg^2＋都能促进H127-1产CMC酶,但在一定程度上抑制了其β-葡萄糖苷酶的分泌。发酵液初始pH值、装液量、接种量、发酵时间对H127-1的产酶也有一定影响,最适宜条件为初始pH4、装液量30～50mL／250mL、接种量6％～8％、最佳发酵时间为2～4d。