论文部分内容阅读
木聚糖酶(Xylanase)[EC3.2.1.8]是指将木聚糖降解成低聚糖和木糖的一组酶的总称，是木聚糖降解酶系中最关键的酶。木聚糖酶在造纸、食品、饲料、纺织、酿酒、医药、环境和能源等行业被广泛应用，是重要的工业用酶之一。
本文以发酵代谢调控理论为指导，以最终实现产业化为目标，重点对巴斯德毕赤酵母(Pichia pastoris)液体发酵产木聚糖酶过程进行研究。对发酵培养条件、主要工艺参数、以及它们之间的相互关系，结合尾气检测系统进行研究，对发酵过程中尾气相关参数的变化与发酵过程工艺参数之间的相关性进行研究。为优化发酵工艺策略奠定基础。主要结论如下：
一、对产木聚糖酶的毕赤酵母进行了5L罐发酵研究，确定了5L发酵罐发酵的最佳种龄为24h，最佳接种量是10％。通过对pH、搅拌转速、温度、空气流量进行正交设计实验，得出结论：pH和温度是影响产酶的主要影响因子，并结合实际情况，得到5L发酵罐发酵产木聚糖酶的工艺条件：pH为5.5，温度为30.0℃，搅拌转速为300r/min，发酵130h毕赤酵母发酵产木聚糖酶的酶活为2780IU·mL-1。
二、在50L罐上对毕赤酵母产木聚糖酶的发酵工艺参数以及与尾气测定参数的相关性进行研究，以此为依据对发酵工艺进行优化和调控，确定种龄24h，接种量10％，pH为5.5，温度为30.0℃，空气流量为10L/min，罐压0.06MPa，搅拌转速为180r/min，发酵130h木聚糖酶酶活为2923 IU·mL-1，并使能耗降低到较低水平。
三、综合不同程度改变搅拌转速后引起的DO，OUR，CER，RQ的变化，经过相关性分析，可以得出如下结论：当DO与OUR(CEK)反向变化时，表明其限制因素为细胞水平的菌体代谢问题；当DO与OUR(CER)同向变化时，表明其限制因素为工程水平的氧传递问题，此时溶氧处于临界氧以下。这一结论可以客观地、动态地把握临界氧水平及氧平衡的制约因素。
四、糖耗总量与二氧化碳释放量线性相关，其线性关系为Y=0.102+0.15644*X。产木聚糖酶发酵过程中，对数生长期，菌体以增殖细胞为主；稳定期，菌体以产生木聚糖酶为主。发酵的任何时刻，都存在着细胞增殖、木聚糖酶的产出、细胞维持，因此糖耗总量对CO2释放总量的变化率可以表示成：dS/dCO2=-A1(dS/dCO2)+A2(dS/dC02)。A1(dS/dCO2)和A2(dS/dCO2)分别为合成木聚糖酶和用于维持菌体正常代谢时的糖耗量对CO2释放量的变化率。A1，A2分别为两种糖耗途径的百分比。