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利用纤维素资源的关键问题之一是纤维素酶的生产成本过高,这个问题的解决对于缓解全球日益严重的能源危机具有重大意义。目前降低纤维素酶生产成本的方法主要有选育高产纤维素酶菌株、改进纤维素酶发酵工艺条件等。本实验室从合肥大蜀山的泥土中分离出一株绿色木霉菌,遗传及产酶均较稳定,但是与工业化纤维素酶生产菌株相比其所产纤维素酶活偏低,需要进一步提高。因此,本文对绿色木霉菌进行了紫外-等离子体诱变,并初步研究了底物多样性对其固态发酵产纤维素酶的影响,主要得出了以下结果和结论:
1.以绿色木霉菌为出发菌株进行了紫外-等离子体复合诱变。获得了优势菌株ZY-2,滤纸酶活为21.0 IU/mL,比原菌株提高了98.1％。紫外-等离子体复合诱变不是单一诱变效果的叠加。经过紫外-等离子体诱变后孢子周围出现了荚膜。
2.以SO3-稀碱液联合处理的稻草为底物进行固态发酵产纤维素酶,其所产酶活始终低于原稻草的发酵结果,同时,发酵初期预处理过稻草培养基中还原糖量比原稻草的高出了189.0％。对其原因进行了探讨,结果表明,稻草秸秆尺度、培养基固液比、稻草与麸皮比例、培养基中木质素含量均不是造成SO3-稀碱液联合处理的稻草发酵效果差的决定性因素;暴露的纤维素在发酵初期同步糖化产生的还原糖对纤维素酶合成的阻遏作用才是处理后稻草固态发酵产酶能力低的主要原因。
3.利用丹皮提取残渣固态发酵产纤维素酶。以纤维素酶的滤纸酶活为指标,采取先单因素后正交的方法选取最佳发酵工艺。结果表明,最佳发酵条件为丹皮残渣与麸皮的比例1∶1,(NH4)2SO4添加量3％,发酵时间12d,接种量20％,发酵温度30℃,固液比1∶1.2,在此条件下发酵所产纤维素酶活为2.37IU/mL,,比未优化提高了99.6％。
4.对复合诱变优势菌ZY-2的最佳发酵条件进行了考察。结果表明,ZY-2在接种量20％、稻草粒径60目、培养基初始含水量75％、培养基初始pH值6、稻草粉与麸皮比例3∶2(w/w)的条件下发酵5d后,纤维素酶活可达到25.6 IU/mL,比原始菌株ZY-1提高了141.5％。