纤维素酶水解蔗髓及生产饲料酵母的放大试验

近几年来,利用纤维素酶水解废纤维素生产单细胞蛋白的研究,引起了许多国家的重视。我们在小型试验的基础上,进行了放大试验。试验的规模为酶解2,000立升罐,培养酵母1,000立升罐。对通风制曲、蔗髓的预处理和酶解及酵母的培养等工艺条件进行了试验,取得了通风曲CMC酶活稳定在120毫克/毫升以上,蔗髓得糖率48—49%,酵母产率(对投糖计)70%左右的效果。该工艺基本稳定,设备简单。酵母成品蛋白质含量45%,必需氨基酸齐全,安全性和经济成本基本过关。     

酶水解菊芋糖浆发酵生产琥珀酸的初步研究

用产菊粉酶的一株黑曲霉菌株进行产酶发酵条件和水解条件研究,在30℃,pH 6.0,摇床转速200 r/min,发酵时间为3 d的最适产酶条件下,酶活可以达到45.9 U/mL.以总糖含量为85.2 g/L的菊芋粉为初始底物,最适酶水解条件为温度50℃,加黑曲霉培养液的量为10%(v/v),水解12 h后,水解率达到99.6%.用此酶解液在5 L搅拌发酵罐中进行琥珀酸发酵,初始还原糖浓度53.5 g/L,36 h发酵产琥珀酸43.8 g/L,琥珀酸产率0.83 g/g,糖利用率99.0%,琥珀酸生产强度1.22 g/(L·h).     

球孢白僵菌胞内几丁质酶的分离纯化及性质

球孢白僵菌(Beauveria bassiana)突变株CH-1316细胞裂解液经(NH_4)_2SO_4沉淀,DEAE-纤维素层析及凝胶过滤,分离出一种几丁质酶,该酶的分子量为32000;最适pH为5.0;最适温度为40℃;最适离子强度为0.2mol/L NaCl;Hg²⁺、Fe²⁺是该酶的强抑制剂;该几丁质酶完全不水解纯的片状几丁质,脱矿几丁质也不是该酶的良好底物;该几丁质酶水解几丁寡糖,但不水解几丁二糖;对几丁五糖以上的寡糖水解速度较快,而对几丁三糖和四糖水解速度则慢得多。     

纤维素酶水解啤酒糟的研究

研究了纤维素酶水解啤酒糟的适宜条件以及底物预处理方法对纤维素转化率和多糖水解率的影响。在适宜条件下,100g干啤酒糟可水解得10．8g还原糖。酶解液用于培养酵母菌提取麦角固醇,残渣是生产含菌体蛋白饲料的原料。     

纤维素酶在木质纤维素生物质转化中的应用研究

选育得到纤维素酶高产菌株里氏木霉突变菌株(Trichoderma reesei) 813A,优化了其发酵产酶条件。利用该菌株所产纤维素酶对天然木质纤维素的水解糖化过程进行研究,确定了实验条件下最优的糖化条件(温度50℃, pH 4.5,酶浓度6～8 FPU/mL,底物浓度2%)。以玉米叶和杨树叶为天然纤维素原料,水解糖化率分别达到86.2％和56.0%。通过酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)将糖化液转化为酒精,产乙醇浓度达到 5%～5.8%,转化率为79.4%～92.1%。     

常压甘油自催化预处理麦草浓醪发酵纤维素乙醇

目前纤维素乙醇成本偏高的根本原因在于没有达到淀粉质乙醇发酵水平的"三高"(高浓度、高转化率和高效率)指标,提高水解糖液浓度和避免发酵抑制物来实现浓醪发酵,是解决问题的关键。文中以常压甘油自催化预处理麦草为底物,尝试采用不同发酵策略,探讨其浓醪发酵产纤维素乙醇的可行性。在优化培养条件(15%底物浓度,加酶量30 FPU/g干底物,温度37℃,接种量10%)下同步糖化发酵72 h,纤维素乙醇产量为31.2 g/L,转化率为73%,发酵效率0.43 g/(L·h);采用半同步(预酶解24 h)糖化发酵72 h,纤维素乙醇浓度达到33.7 g/L,转化率为79%,发酵效率为0.47 g/(L·h),其中(半)同步糖化发酵中90%以上纤维素已被糖化水解用于发酵;采用分批补料式半同步糖化发酵,补料到基质浓度相当于30%,发酵72 h时纤维素乙醇产量达到51.2 g/L,转化率为62%,发酵效率为0.71 g/(L·h)。在所有浓醪发酵中乙酸不足3 g/L,无糠醛和羟甲基糠醛等发酵抑制物。以上结果表明,常压甘油自催化预处理木质纤维素基质适用于纤维素乙醇发酵;分批补料式半同步糖化发酵策略可用来进行浓醪纤维素乙醇发酵;未来工作中提高基质纯度和强化酶解产糖是浓醪纤维素乙醇达到"三高"指标的关键。     

玉米秸秆酶水解过程中的酶复配条件优化

降低酶解成本是纤维素乙醇生产的关键。利用酶复配技术优化蒸汽爆破处理后玉米秸秆的酶水解工艺条件,以提高纤维素的转化率。通过单因素实验和正交实验,研究了纤维素酶、木聚糖酶和β-葡萄糖苷酶对酶解效率的影响规律。结果表明,汽爆玉米秸秆,纤维素含量达42.21%,半纤维素仅为3.65%。纤维素酶对酶解过程起决定性作用,添加40 FPU/g时,酶解率为75.45%;木聚糖酶可促使更多的纤维素暴露出来,添加1 500 IU/g时,酶解率最高为78.03%;β-葡萄糖苷酶有助于消除纤维二糖积累造成的反馈抑制,用量40 IU/g时,纤维二糖浓度为0.330 4 g/100 m L,酶解率达76.45%。正交实验确定最佳工艺为:纤维素酶用量30 FPU/g,木聚糖酶用量800 IU/g,β-葡萄糖苷酶用量40 IU/g;该条件下,进行底物质量浓度25%的验证实验,葡萄糖达9.3g/100 m L,若用单一天冠纤维素酶,葡萄糖仅5.9 g/100 m L,提高了57.63%。三种酶的影响顺序为:纤维素酶木聚糖酶β-葡萄糖苷酶。     

米糠蛋白抗氧化活性肽的制备

以水解度(DH％)和对DPPH自由基清除率为指标,筛选出制备米糠蛋白抗氧化活性肽的最适蛋白酶.研究最适蛋白酶的酶解条件,探讨底物浓度、蛋白酶的加入量、pH值、酶解时间等因素对水解度(DH％)和DPPH自由基清除率的影响;在单因素基础上采用Box-Behnken响应曲面中心组合设计法,对酶解米糠蛋白的工艺进行优化.试验结果表明,在加酶量13970.82 U/g,时间3.05h,底物浓度4.97％的水解条件下,米糠蛋白的水解度能够达到23.67％,活性肽对DPPH自由基清除率达到64.26％.     

纤维素酶水解稻草生产单细胞蛋白（SCP）：1.纤维素酶水解稻草的研究

对不同预处理方法与底物得糖率,纤维素转化率的关系进行了研究,以1％NaOH在100℃煮沸1h效果最好。研究了稻草酶解的适宜条件,在pH5、50℃、底物浓度7％、酶解48h的条件下,底物得糖率达53.8％,含糖量5.0％,全纤维素转化率80.2％。     

固定化纤维二糖酶的研究

黑曲霉（Aspergillus niger LORRE 012）的孢子中富含纤维二糖酶,将这些孢子用海藻酸钙凝胶包埋后,可以方便有效地固定纤维二糖酶。固定化后的纤维二糖酶性能稳定,半衰期为38 d,耐热性和适宜的pH范围均比固定化前有所增加,其K_m和V_max值分别为6.01 mmol/L和7.06 mmol/(min·L)。利用固定化纤维二糖酶重复分批酶解10 g/L的纤维二糖,连续10批的酶解得率均可保持在97%以上;采用连续酶解工艺,当稀释率为0.4 h^-1,酶解得率可达98.5%。玉米芯经稀酸预处理后,其纤维残渣用里氏木霉（Trichoderma reesei）纤维素酶降解,酶解得率为69.5%;通过固定化纤维二糖酶的进一步作用,上述水解液中因纤维二糖积累所造成的反馈抑制作用得以消除,酶解得率提高到84.2%,还原糖中葡萄糖的比例由53.6%升至89.5%,该研究结果在纤维原料酶水解工艺中具有良好的应用前景。     

发酵法生产小核菌多糖

本文报道小核菌多糖产生菌株的筛选及一株齐整小核菌(Sclerotium rolfsii Sacc.)No.1产生胞外多糖的条件。在16升自控罐发酵试验中,多糖产量达14.14g/l,多糖对底物的转化率为47.52%。     

影响--氢嘧啶酶反应的因素

恶臭假单孢菌(Pseudomonas putida)产生的二氢嘧啶酶催化5－苯海因水解产生N－氨甲酰基－D－苯甘氨酸反应的转化率随使用的酶量增加和底物浓度的降低而提高。酶反应的最适温度为45℃,但在35℃时反应转化率最高,低或高于此温度转化率均降低。表面活性剂Triton X－100和甘油磷酸钾不能使酶从细胞中分泌出来,并使酶活力下降,但加在反应混合物中可提高转化率。使用高浓度缓冲液可提高转化率,若加碱控制反应混合物pH,转化率可进一步提高。氯化铵－氢氧化铵缓冲系统优于磷酸缓冲系统。采用氯化铵－氢氧化铵缓冲系统,用氨水控制pH可使底物转化率达95％以上。     

Alcalase碱性蛋白酶对中华稻蝗蛋白水解条件的研究

本试验采用Alcalase碱性蛋白酶对中华稻蝗蛋白进行水解,研究其蛋白酶解条件和酶解物的抗氧化性(用抑制邻苯三酚自氧化率来表示).结果表明,实验室最佳酶解条件为:底物浓度1%,pH值8.0,温度55℃,水解时间4 h,加酶量(V/V,%)为10%.在此条件下其酶解物具有明显的抗氧化活性,对邻苯三酚自氧化的抑制率可达40%,水解度为51%.     

日本根霉IFO5318胞外β-葡萄糖苷酶的纯化及部分特性

采用硫酸铵沉淀及柱层析等步骤纯化了日本根霉IFO5318的β—葡萄糖苷酶,回收率为22％。该酶分子量约为4.0×10~5,由四个相同大小的亚基组成;最适反应温度55℃,最适反应pH5.5;对热较敏感,但能在较大的pH范围内保持稳定。用对硝基苯基—β-D-吡喃葡糖苷为底物,测得的K_m和V_(max)值分别为0.825mg·ml~(-1)和135.4μmol·min~(-1)·mg~(-1)。该酶对纤维二糖的水解能力最强,SDS、Fe³⁺、Hg²⁺等对酶活力有抑制作用。     

恶臭假单胞菌NA_1菌株烟酸羟基化酶活性的诱导和转化条件的研究

恶臭假单胞菌NA_1菌株的培养和产酶特性与已报道的产酶菌株粘质沙雷氏菌(Serratia marcescens) IFO 12648和荧光假单胞菌(Psudomonas fluorescens) TN5有所不同, 主要反映在最适碳源及浓度、最适诱导剂浓度和最适培养温度等方面。最适的转化条件是温度为30℃,pH为7.0, 烟酸的浓度为3％。采用初步优化后的条件和流加底物的方式进行4L上罐生产,恶臭假单胞菌NA_1菌株的6_羟基烟酸产率可达到108.39g/L。     

一株木霉产生菊粉酶的研究*

从土壤中分离到一株木霉(Trichoderma sp.)Fx-1,能产生较高活性的菊粉酶(Inulinase)。该酶能被菊粉(Inulin)诱导,而不被蔗糖、棉子糖、纤维素、葡萄糖或果糖诱导,在适宜的培养条件下,酶活性可达64u/ml。5%的菊粉在pH5,0、温度50℃条件下,12小时内几乎100%被该酶所水解。酶解总糖中,果糖占92.3%,葡萄糖占5.8%。酶在60℃下保温10分钟,其活性不变。     

果胶酶基因剂量效应与水解果胶的工艺研究

[目的]实现烟曲霉果胶酶AFPG基因在毕赤酵母表达并获得高产菌株;阐述果胶酶AFPG的基因剂量效应;探究果胶的水解工艺。[方法]采用PCR技术从烟曲霉扩增AFPG基因并克隆到p AO815载体;用同尾酶构建多拷贝串联表达盒,经线性化的质粒电转到毕赤酵母构建重组工程菌;采用实时荧光定量PCR检测AFPG基因拷贝数;用薄层层析(TLC)技术对果胶的酶解产物进行分析。[结果]SDS PAGE分析表明AFPG基因表达了一个约40 kDa的蛋白;拷贝数为2、3、5的重组子摇瓶发酵,蛋白含量分别为0.24 mg/mL、0.28 mg/mL、0.35 mg/mL;14 L高密度发酵比活为8783 U/mg;该酶最适温度和pH为70℃和5.0;在底物浓度0.7%(W/V),酶量20 U,水解果胶30 min,转化率达到12%。[结论]果胶酶AFPG的表达存在基因剂量效应,5拷贝是2拷贝表达量的1.5倍,可通过构建多拷贝获得高产菌株。果胶酶解效果明显,水解工艺研究为果胶酶的应用奠定基础。     

玉米芯稀酸水解及L-乳酸发酵研究

对玉米芯稀硫酸水解条件及糖化液发酵L-乳酸进行了初步研究。结果表明,玉米芯木聚糖最适水解条件为2%H2SO_4、120℃、30 min、固液比1:10,糖化液还原糖含量可达40.8 g/L,主要成分为木塘。细菌A-19可以利用水解液中的葡萄糖和木糖产酸,最适发酵条件为45℃、pH 6.5,从45℃～51℃、pH 5.5～pH 6.5产量均较高。用未浓缩的水解液发酵24 h,L-乳酸产量为30.6g/L,残糖为1.6 g/L,糖酸转化率为82.6%;用浓缩1倍的水解液发酵48 h,L-乳酸产量为41.4 g/L,残糖4.1g/L,糖酸转化率为68.2%,在发酵48 h后继续补料发酵至72 h(补料液为浓缩3倍的水解液),L-乳酸产量为50.9 g/L,残糖6.3 g/L,糖酸转化率为71.8%。该研究为利用木质纤维素生产L-乳酸奠定了一定基础。     

产气气杆菌茁霉多糖酶的研究I．酶的提纯和性质

产气气杆菌(Aerobacter aerogenes) 10016的茁霉多糖酶(pullulanase E．C．3．2．1．41)用Sephadex G100凝胶过滤、聚丙烯酰胺垂直板型凝胶电泳进行纯化,得到了聚丙烯酰胺凝胶电泳均一的纯酶。纯酶作用的最适温度为50℃,最适pH为5．3—5．8,耐热性较差,50℃ 4小时后仅存活力10％。纯酶在pH4．3一8．6稳定。酶作用于糯米淀粉的米氏常数Km为2.0×10-2克／毫升。用聚丙烯酰胺薄屡凝胶等电聚焦测定酶的等电点pI为3．8,用SDS凝胶电泳测定酶的分子量为51,000—52,000;此酶是一种糖蛋白;含糖总量为6．5—7．0％;纯酶能专一性的水解茁霉多糖、糯米淀粉,也能分解糊精,而不作用于糖原、纤维二糖以及环状糊精。     

阿魏酸酯酶和纤维素酶在水解汽爆稻草中的协同作用

利用阿魏酸酯酶, 水解天然木质纤维素原料中半纤维素与木质素之间的阿魏酸酯键, 从破坏两者共价键连接的角度, 探索阿魏酸酯酶促进纤维素酶水解汽爆稻草中纤维素的可行性。结果显示, 当阿魏酸酯酶加入量为240 mu/g底物、水解72 h时, 汽爆稻草纤维素的酶解率、不溶性底物失重率较不加阿魏酸酯酶分别增加了32.00%、32.77%; 阿魏酸酯酶(300 mu/g底物)作用120 min后, 纤维素酶对汽爆稻草纤维素的酶解率、不溶性底物失重率分别增加了29.85%、32.48%。通过比较不同酶法处理后的汽爆稻草的可及度和红外光谱图发现, 阿魏酸酯酶能有效地水解原料中的酯键, 提高原料可及度50%以上。由此表明, 阿魏酸酯酶和纤维素酶之间存在较大的协同作用, 添加阿魏酸酯酶能够提高纤维素酶对天然木质纤维素的酶解效率。