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本论文以小麦秸秆为原料,对混合菌群固态发酵合成单细胞蛋白进行了研究。将酶工程与发酵工程相结合,有效降解秸秆中的粗纤维,以提高发酵指数及蛋白质的转化率。通过实验,取得了以下研究结果: (1)将常规的黑曲霉发酵降解纤维素工艺改变为纤维素酶水解工艺,简化了原料预处理条件,缩短了预处理时间,使难以调控的生物因素变为易于掌握的条件因素。 (2)在酶解预处理条件的研究中,考察了加酶量、酶解时间、料液比、反应温度对总糖含量的影响。结果表明,影响小麦秸秆酶解的因素依次为:加酶量>酶解时间>料液比>反应温度,其最适酶解条件为:加酶量40u/g,酶解时间10h,反应温度为40℃,料液比1∶3,总糖含量达到43.24%。以米氏方程为基础,通过动力学研究,建立了最适酶解条件下总纤维素降解的动力学方程,即:v=0.0023[s]/(0.5949+[s])。 (3)发酵前期以能分泌纤维素酶的米曲霉作为先导菌,进一步分解酶解阶段残留的粗纤维,为后期发酵提供充足的碳源及能源。根据不同微生物的代谢特征和协同机理,实验确定了发酵阶段混合菌群的组成为:米曲霉+产朊假丝酵母+枯草芽孢杆菌,接种顺序为:米曲霉→产朊假丝酵母→枯草芽孢杆菌。 (4)秸秆发酵条件的研究中,分析和考察了接种量、秸秆与麸皮配比、接种比例、发酵时间、发酵温度、尿素添加量等因素对发酵产物中粗蛋白含量的影响。通过正交实验得出了影响发酵主要因素的主次顺序为:秸秆与麸皮配比>接种比例>发酵时间>接种量>发酵温度。结果表明,米曲霉的接种量为2.5%,发酵12h后接入5.0%产朊假丝酵母,继续发酵8h后接入2.5%枯草芽孢杆菌;发酵温度:28℃;发酵时间:48h;秸秆∶麸皮=4∶1;尿素添加量为1.2%。发酵产物中粗蛋白含量可达27.13%,比未发酵前(5.47%)蛋白质净增21.66%。根据不同菌体之间的相互作用机理,对最适发酵条件下的动力学过程进行了讨论,以Logistic方程为基础建立的数学模型和动力学模型分别为: X=23.66/1+41.20e-0.14t,Y=0.14X(1-X/23.66)。