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不可再生的化石能源的过度使用给地球带来了许多的环境问题。木质纤维素等生物质能被越来越多的国家重视。纤维素酶是一类能水解纤维素产生葡萄糖的酶的总称,是人类高效利用秸秆等木质纤维素的关键因素之一。本文以黑曲霉为研究对象,优化其固态发酵产滤纸酶和内切葡聚糖酶的工艺条件,研究该菌株产纤维素酶的酶学性质,酶解糖化秸秆条件以及添加剂对酶解糖化效率的影响。主要的研究结果如下:本研究从实验室保存菌株中选育出一株产高活力纤维素酶的黑曲霉,应用于秸秆发酵产纤维素酶降解纤维素。首先,通过在以羧甲基纤维素钠为唯一碳源的平板上进行菌株的初筛,经过多次稀释涂布和平板划线得到14株纯菌株,再对纯菌株进行刚果红染色,以水解圈直径与菌株直径的比值为指标,得到3株(标记为7号、10号和14号)酶活较高的菌株。然后以菌株的滤纸酶活和内切葡聚糖酶活为复筛依据,在分别以麸皮、玉米秸秆和稻草秸秆为碳源的三种不同培养基中固态发酵,筛选出两种酶活分别为0.64 IU/g和7.96 IU/g的7号菌株。在光学显微镜下进行形态学观察发现,菌体前2天生长缓慢,第3天变为米黄色,呈绒状并产大量孢子。菌落间有明显痕迹。呈辐射状的沟纹和向外蔓延的同心圆,菌落形状圆形扁平边缘整齐。第4-5天,平板被孢子覆盖,背部的中间略显黄色。40倍光学微镜下观察,菌丝透明,顶囊呈球形,小梗双层,分生孢子为球形,黑色,分生孢子梗由粗大的菌丝生出。符合曲霉属基本形态。对黑曲霉固态发酵的工艺条件进行了探索,得到黑曲霉固态发酵的基础培养基为:麸皮为碳源,硫酸铵为氮源,磷酸二氢钾为磷源。首先对培养条件进行单因素实验和Plackett-Burman(PBD)实验设计,从7个因素中筛选出初始pH,磷酸二氢钾浓度和硫酸铵浓度三个显著因素。然后采用Box-Behnken(BBD)实验设计和响应面分析法进行优化,得到了黑曲霉固态发酵产纤维素酶的最佳培养条件:固体基质1.5 g,麸皮:玉米秸秆:稻草=3:2:1,硫酸铵添加量5.2 g/L,磷酸二氢钾最佳添加量为7.0 g/L,硫酸镁最佳添加量为5.0 g/L,pH为4.3,接种量为10%(体积比),在30℃的恒温培养箱中培养4天。优化后的滤纸酶活和内切葡聚糖酶活是优化前的188%和154%。酶学性质研究:酶促反应温度对黑曲霉粗酶液的滤纸酶活影响较大,对内切葡聚糖酶活影响较小。最适酶促反应温度为50℃-55℃。最适粗酶反应pH为4。表明该酶系是一种嗜热和嗜酸性纤维素酶。筛选出的菌株在50℃下保温1 h后保持85%的最初纤维素酶活力。4 h后滤纸酶活和内切葡聚糖酶活分别下降到最初的70%和50%。粗酶液对过200目筛的水稻秸秆和玉米秸秆酶解,获得最佳葡萄糖得率和糖化率的条件是底物为1.0 g,酶解时间24 h,酶投加量5 FPU/g。利用吐温80,PEG6000,牛血清蛋白和大豆分离蛋白四种不同添加剂对秸秆进行预处理,然后经粗酶液酶解糖化实验发现,大豆分离蛋白的预处理效果最佳。经18%的大豆分离蛋白预处理稻草秸秆和玉米秸秆后,粗酶液酶解糖化后其葡萄糖得率和糖化率分别为为268.89 mg/g和44.59%,224.55 mg/g和38.58%。