固态发酵产酶反应中体系传热传质行为分析

固态发酵是纤维素类生物质转化的有效途径,具有用水量少、容积产率高等优点。固态发酵生产纤维素酶一般是液态发酵酶产量的近3倍,可大幅降低酶的生产成本。在固态发酵过程,微生物在缺水环境中生长,发酵底物和接种物之间存在异质性,导致发酵热量分布不均匀、发酵过程氧气与中间产物不易扩散等问题。基于此,重点对固态发酵反应中体系传热传质方式及其影响因素进行了分析,并探讨其强化方法。根据传热方式,总结了发酵罐适用的导热微分方程及传热模拟方法,并分析气泡和颗粒基质中的传质过程及其限速步骤以及解决传质限速的途径。反应体系传热传质机理研究可促进固态发酵技术产业化应用进程。该研究可为有机废弃物固态发酵技术研究及应用提供一定的理论和技术支持。     

一株产纤维素酶镰刀菌的筛选、鉴定与酶学性质

根据菌株菌落、菌丝体、孢子等形态特征及其生理特性,初步鉴定高产纤维素酶的丝状真菌为尖孢镰刀菌(Fusarium oxysporum),命名为XA-1。考察了不同碳源及氮源、培养温度、初始pH等因素对XA-1产酶的影响,并研究了该菌所产纤维素酶酶学性质及酶解性能。该菌的最适产酶条件为:分别以水葫芦和硫酸铵为碳、氮源,30℃,pH 5.0,培养6 d后,内切葡聚糖酶(CMCase)、β-葡萄糖苷酶(β-Gluase)和滤纸酶活力(FPA)分别达到4 083.2、3 258.8 U/g和773.2 U/g(成熟曲)。CMCase、β-Gluase最适反应温度为45℃,FPA则为55℃;CMCase、β-Gluase和FPA的最适反应pH分别为5.0、4.5和5.0。菌株XA-1纤维素酶酶解香蕉秆或水葫芦32 h后,酶解得率分别达到27.3%和29.8%。菌株XA-1在纤维素酶开发及转化秸秆类纤维素为可发酵糖方面显示出较好的应用前景。     

N~＋注入诱变选育纤维素酶高产菌株及发酵产酶营养因子优化研究

应用低能氮离子（N＋）注入技术对纤维素酶产生菌里氏木霉（Trichoderma reesei）进行诱变选育,在能量为10 keV,注量为150×10^14和200×10^14N＋/cm^2的条件下分别筛选得到3株纤维素酶高产菌株,连续5代遗传稳定性实验结果表明,所得到的高产菌株遗传稳定性较好,羧甲基纤维素酶活力均提高到3.300 IU/mL以上,较出发菌株（2.698 IU/mL）提高了20.0%以上。采用Plackett-Burman实验设计法和旋转中心组合设计法系统地研究高产菌株150-1-1发酵营养因子组成,得到了纤维素酶产量随葡萄糖、麸皮和微晶纤维素等营养因子的变化规律及相应的响应面分析图。实验结果表明,葡萄糖、麸皮和微晶纤维素浓度与纤维素酶活存在显著的相关性,当葡萄糖浓度为4.9 g/L,麸皮浓度为23.0 g/L,微晶纤维素浓度为7.7 g/L时,150-1-1纤维素酶滤纸酶活力达到2.439 IU/mL,较优化前（2.000 IU/mL）提高了22.0%。     

白蚁纤维素酶研究的方法学

本研究测定了白蚁体内三类纤维素酶的理化性质和不同白蚁体内各部位纤维素酶的活性。结果表明，三类酶的最佳反应条件为：最适反应pH值为5．6、最适反应温度为37℃、最适反应时间为4小时、最适反应底物浓度对一硝基苯纤维二糖苷(pNPC)为0．1mM、羧甲基纤维素钠(CMC-Na)为1％、水杨素(Salicin)为1％。研究结果还表明，在工蚁头部，黑翅土白蚁所含的外切-β-1，4-葡聚糖酶量较高，黑翅土白蚁和黄胸散白蚁所含的8葡萄糖苷酶要比台湾乳白蚁和细颚散白蚁的要高。在肠道组织中，黄胸散白蚁和细颚散白蚁工蚁内切-β-1，4-葡聚糖酶含量要明显高于其它蚁种，且主要集中于前肠和后肠；台湾乳白蚁的内切-β-1，4-葡聚糖酶主要分布在中肠；黑翅土白蚁的内切-β-1，4-葡聚糖酶则多来源于前肠。在4种白蚁工蚁体内，外切-β-1，4-葡聚糖酶主要集中于后肠，酶的活性相差不大。对于β-葡萄糖苷酶，土木两栖性白蚁要明显高于土栖性白蚁。在台湾乳白蚁和黑翅土白蚁中，它主要集中于前肠和中肠；而黄胸散白蚁和细颚散白蚁体内则集中于后肠。说明不同白蚁种类间纤维素酶活性有较大差异，且同种白蚁不同组织内的纤维素酶活性也各不相同。     

正交实验优化酶解预处理提取银杏叶黄酮和内酯的工艺

采用酶法预处理银杏叶,考察酶用量、酶解时间、酶解温度、pH值对银杏叶总黄酮和总内酯提取率的影响。结果表明,采用复合酶(纤维素酶∶果胶酶=1∶1)、用量为银杏叶的1/300、酶解4.0 h、温度50℃、初始pH为5.0时酶解效果最佳,该工艺条件下,总黄酮提取率为92.38%,总内酯提取率为91.74%。     

筛选产纤维素酶丝状真菌的刚果红法之比较

为确立一种耗时短、结果清晰的筛选产纤维素酶丝状真菌的平板法,比较了不同染色方式、不同培养基碳源的三种刚果红法的效果。结果表明,以纤维素粉和葡萄糖为复合碳源的培养基培养至菌落形成后,再以刚果红染液染色的方法最好,菌丝生长快、形成的透明圈边缘清晰,直观性强。     

一株产高温纤维素酶菌株的分离筛选

从牛粪堆肥中,筛选出一株产高温纤维素酶的菌株。通过形态学观察,初步判定为木霉属菌株,命名为木霉SW-04。该菌株经初始摇瓶发酵后测定粗酶液CMC酶活力2.179 IU/m L,最适反应温度为70℃,在50、60、70、80、90℃分别保温60 min后,仍可分别保持62.7%、61.8%、72.2%、68.1%、54.8%的酶活力,证明该酶具有较好的热稳定性。     

离子液体[EMIM][DEP]辅助纤维素酶降解小麦秸秆的研究

以小麦秸秆为原料,通过正交实验对纤维素酶降解小麦秸秆的影响因素进行研究。结果表明,影响小麦秸秆降解的因素依次为:反应温度酶解时间料液比,其最适条件是:反应温度为50℃,料液比为1∶50,酶解时间为10 h。经离子液体1-乙基-3-甲基咪唑磷酸二乙酯([EMIM][DEP])处理过的小麦秸秆降解出的还原糖量比未经离子液体预处理的提高了10.42%。