纤维素酶新型发酵工艺研究

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本文对纤维素酶传统发酵采用的固态发酵(SSF,Solid Substrate Fermentation)、液态发酵(SF,Submerged Fermentation)工艺及本文提出的固-液交替新型发酵工艺(SSSF,Solid Substrate-Submerged Fermentation)从单菌发酵、混菌发酵纤维素酶活性及纤维素酶得率3 方面进行了系统的比较研究,同时研究了两种提取剂及8 种氮源对固态发酵产物纤维素酶活性测定结果的影响。主要结果如下: 1.前人测定纤维素酶活采用缓冲液提取剂与纯水为提取剂时测定所得纤维素酶活不同。本研究得到的酶活测定结果表明,对于青霉Q1 和黑曲霉H8,用纯水浸提时的纤维素酶活性高于缓冲液提取。以水为提取剂测定纤维素酶活性时,浸提时间应控制在45min 左右,时间过长会导致酶活降低。 2.本文提出的固-液交替新型发酵工艺(SSSF)能够充分发挥传统固态(SSF)、液态(SF)发酵工艺的优点,弥补两种工艺的不足之处,提高纤维素酶活性。 ① 纤维素酶产生菌单菌发酵时,采用SSSF 工艺可使黑曲霉H8 的FPA、CMC-Na 及AVI 平均酶活较SSF 工艺分别提高166.7%、264.0%及273.6%,较SF 工艺分别提高798.1%、2325.5%及547.6%。与之类似,采用SSSF 工艺可使青霉Q1 的FPA、CMC-Na及AVI 平均酶活较SSF 工艺分别提高185.2%、240.6%及257.9%,较SF 工艺分别提高1161.3%、2798.0%及419.5%。 ② 纤维素酶产生菌与酵母菌混合发酵时,采用SSSF 工艺可使黑曲霉H8 的FPA、CMC-Na 及AVI 平均酶活较SSF 工艺分别提高499.1%、469.0%及459.7%,较SF 工艺分别提高12659.2%、1872.8%及6718.2%。与之类似,采用SSSF 工艺可使青霉Q1 的FPA、CMC-Na 及AVI 平均酶活较SSF 工艺分别提高805.6%、434.4%及708.0%,较SF工艺分别提高1791.2%、1382.5%及558.7%。由此可见,对纤维素酶发酵而言,本研究提出的SSSF 新型发酵工艺远优于传统的SSF 和SF 工艺。 ③ 在SSSF 工艺条件下,黑曲霉H81、H82 的粗酶提取物得率分别为14.9%、18.3%,较SSF 工艺,其得率分别提高26.3%及63.4%;在SSSF 工艺条件下,青霉Q11、Q12 的粗酶提取物得率分别为15.4%、14.4%,较SSF 工艺,其得率分别提高30.5%、28.6%。所以,相对于传统的SSF 固态发酵工艺,采用本研究提出的SSSF 新型发酵工艺时,纤维素酶的产率及酶活更高。 3.混菌培养能有效提高纤维素酶活性。 ①在SSSF 中,黑曲霉H8 与酵母菌混合发酵时, FPA、CMC-Na 及AVI 平均酶活分别较单菌发酵时提高3.4%、20.1%及42.0%;青霉Q1 与酵母菌混合发酵时,FPA、CMC-Na
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