耐离子液体纤维素酶的发酵条件优化

摘要：离子液体能够大量溶解木质纤维素，而利用水或乙醇等反溶剂的添加可以使溶解后的纤维素重新析出，重生纤维素显现出无定形的疏松结构，大幅提高了纤维素酶的可及度，从而可以显著提升酶解效率，然而重生纤维素中残留的离子液体对酶活力的损伤仍是一个瓶颈问题，因此发酵生产能够耐受离子液体的纤维素酶具有重要的实际意义。在该研究中，我们选取实验室保存的一株耐受离子液体的纤维素酶产生菌Trichoderma aureoviride HS为目标菌株，通过对其发酵碳源、氮源、氧载体等因素的考察，确定影响菌株发酵产酶的关键因素，进一步结合正交试验设计对产酶培养基进行组合优化，获取该菌株的最佳产酶培养基，以期为高效酶解离子液体预处理的木质纤维素提供高活力的酶液。68379

毕业论文关键词：耐离子液体，纤维素酶，稻草，预处理，发酵条件优化

Abstract: Ionic liquids can dissolve a lot of lingo-cellulose, and the cellulose can be re-precipitated with the addition of water or ethanol. The regenerated cellulose showed amorphous loose structures. The accessibility of cellulase can be improved significantly, which can improve the efficiency of digestion. However, the residual ionic liquids in the regenerated cellulose is harmful to the cellulases, which is still a bottleneck. So it is significant to develop the cellulases that can be tolerance of ionic liquids. In this study, we selected a strain producing ionic liquids tolerant cellulase in the laboratory, Trichoderma aureoviride HS, as the target. By examining its fermentation carbon, nitrogen, oxygen carrier and other factors, the key factors that affecting the strain fermentation in enzyme production were determined. Furthermore, integration of orthogonal was designed to optimize the enzyme production medium, and the best medium for enzyme production of Trichoderma aureoviride HS was determined. It provided high activity of cellulase solution for the efficient hydrolysis of ionic liquid pretreated lignocellulose.

Keywords: Ionic liquid resistance, cellulase, rice straw, Pretreatment, Optimization of the fermentation

1 引言 4

2 材料和方法 5

2.1 材料 5

2.2 实验方法 6

2.3 发酵产酶培养基组分的优化 7

3 结果与讨论 8

3.1不同碳源对产酶的影响 8

3.2 不同氮源对产酶的影响 9

3.3 不同氧载体对产酶的影响 10

3.4 正交试验 11

3.5 验证试验 12

4 结论 13

5 展望 14

参考文献 15

致谢 16

1 引言

纤维素是世界上最大的可再生生物资源和最丰富的多糖物质。我国的纤维素资源极为丰富，仅皮壳和秸秆每年就能产数亿多吨[1]。但是这些原料大部分被烧掉，这样不仅破坏了生态平衡，还污染了环境，而且能量利用率也很低，只有10%左右[2]。运用微生物来降解天然纤维素生成单糖，单糖再通过微生物发酵来生产各种有用的产品，如：饲料、食品、药品、燃料、化工原料等[3]，将对解决现今世界所面临的能源危机、和可持续发展具有十分重要的意义[2]。纤维素是一种多糖类物质，它的组分比较单一，由多个纯的脱水D-葡萄糖组成，是D-葡萄糖以β-1，4-糖苷键连接起来所形成的一种高分子聚合物，分子式可以用Cm(H2O)n来表示。天然纤维素的分子结构一般都很复杂，通常结合了很多其他物质，比如：木质素、半纤维素、果胶、树胶、丹宁等间隙物质，导致它的结构呈现出高度木质化和晶体状，使得纤维素酶分子很难入侵到其内部对它进行有效的酶解[1]。所以在对纤维素进行降解之前，一般都会先使用化学、物理或者生物的方法对它进行预处理，来保证纤维素和纤维素酶的充分接触，从而提高酶解效率。研究表明某些离子液体能够大量溶解纤维素类碳水化合物。作为近年新兴的一种木质纤维素预处理方式，离子液体预处理能有效降低纤维素的结晶度及聚合度，提高纤维素酶解效率。论文网耐离子液体纤维素酶的发酵条件优化:http://www.751com.cn/shengwu/lunwen_76913.html