不可再生的化石能源的過度使用給地球帶來了許多的環(huán)境問題。木質(zhì)纖維素等生物質(zhì)能被越來越多的國家重視。纖維素酶是一類能水解纖維素產(chǎn)生葡萄糖的酶的總稱,是人類高效利用秸稈等木質(zhì)纖維素的關(guān)鍵因素之一。本文以黑曲霉為研究對(duì)象,優(yōu)化其固態(tài)發(fā)酵產(chǎn)濾紙酶和內(nèi)切葡聚糖酶的工藝條件,研究該菌株產(chǎn)纖維素酶的酶學(xué)性質(zhì),酶解糖化秸稈條件以及添加劑對(duì)酶解糖化效率的影響。主要的研究結(jié)果如下:本研究從實(shí)驗(yàn)室保存菌株中選育出一株產(chǎn)高活力纖維素酶的黑曲霉,應(yīng)用于秸稈發(fā)酵產(chǎn)纖維素酶降解纖維素。首先,通過在以羧甲基纖維素鈉為唯一碳源的平板上進(jìn)行菌株的初篩,經(jīng)過多次稀釋涂布和平板劃線得到14株純菌株,再對(duì)純菌株進(jìn)行剛果紅染色,以水解圈直徑與菌株直徑的比值為指標(biāo),得到3株（標(biāo)記為7號(hào)、10號(hào)和14號(hào)）酶活較高的菌株。然后以菌株的濾紙酶活和內(nèi)切葡聚糖酶活為復(fù)篩依據(jù),在分別以麩皮、玉米秸稈和稻草秸稈為碳源的三種不同培養(yǎng)基中固態(tài)發(fā)酵,篩選出兩種酶活分別為0.64 IU/g和7.96 IU/g的7號(hào)菌株。在光學(xué)顯微鏡下進(jìn)行形態(tài)學(xué)觀察發(fā)現(xiàn),菌體前2天生長緩慢,第3天變?yōu)槊S色,呈絨狀并產(chǎn)大量孢子。菌落間有明顯痕跡。呈輻射狀的溝紋和向外蔓延... 

【文章來源】：蘭州理工大學(xué)甘肅省

【文章頁數(shù)】：74 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

全球能源消耗趨勢(shì)[4]

黑曲霉固態(tài)發(fā)酵產(chǎn)纖維素酶條件優(yōu)化及秸稈糖化研究2再生能源的發(fā)展成為必要，以滿足人類能源需求[5-6]。生物質(zhì)是指通過光合作用而形成的各種有機(jī)體，生物質(zhì)能是太陽能以化學(xué)能形式儲(chǔ)存在生物質(zhì)中的能量形式，它一直是人類賴以生存的重要能源之一，是僅次于煤炭、石油、天然氣之后第四大能源，在整個(gè)能源系統(tǒng)中占有重要的地位[7]�；�2015年全國統(tǒng)計(jì)年鑒等，我國生物質(zhì)能源總潛力為7.56億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，相當(dāng)于2015年全國一次能源消費(fèi)量的1/6[8]。玉米、稻谷和小麥程稈是主要農(nóng)作物秸稈，占全國農(nóng)作物稱稈總理論產(chǎn)量的77％，在分布區(qū)域上集中在東北區(qū)、華北區(qū)和長江中下游等糧食主產(chǎn)區(qū)[9]。玉米秸稈和稻草分別是我國北方和南方具有代表性的農(nóng)業(yè)廢棄物，由于處理不當(dāng)，直接燃燒，不僅浪費(fèi)能源，而且造成嚴(yán)重的環(huán)境問題[10]。圖1.2中國農(nóng)林剩余物的生物質(zhì)能源潛力組成[8]Fig.1.2BiomassenergypotentialcompositionofagriculturalandforestryresiduesinChina農(nóng)作物秸稈等木質(zhì)纖維素生物質(zhì)是用于燃料生產(chǎn)的最經(jīng)濟(jì)的可再生資源，并且在避免農(nóng)業(yè)有害廢物焚燒方面起著至關(guān)重要的作用[11]。將豐富的木質(zhì)纖維素生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為生物燃料是改善能源安全、減少溫室氣體排放、防止全球平均氣溫隨之升高和生產(chǎn)可持續(xù)能源的一個(gè)有效的選擇[12-13]。此外，由于木質(zhì)纖維素是現(xiàn)有碳循環(huán)的一部分，大氣中二氧化碳水平的進(jìn)一步放大不會(huì)發(fā)生。利用木質(zhì)纖維素生產(chǎn)生物燃料在實(shí)驗(yàn)室和試點(diǎn)中報(bào)道最多、最成功的試驗(yàn)是那些涉及生物乙醇的試驗(yàn)[14]。以木質(zhì)纖維素為原料生產(chǎn)生物乙醇，被認(rèn)為是第二代生物乙醇，具有許多優(yōu)勢(shì)，如在食物鏈上沒有競爭力，但其生產(chǎn)過程相對(duì)于以小麥，玉米等糧食作物作為原料的第一代生物乙醇更為復(fù)雜，涉及到許多技術(shù)和經(jīng)濟(jì)挑戰(zhàn)[15]。降低生

工程碩士學(xué)位論文5解纖維二糖和短鏈的纖維寡糖產(chǎn)生單一的葡萄糖分子。1.3.2纖維素酶水解纖維素的機(jī)理纖維素酶水解過程比較復(fù)雜，涉及多個(gè)機(jī)械步驟。如圖1.3所示，纖維素酶首先擴(kuò)散到纖維素表面，通過其碳水化合物結(jié)合模塊(CBM)吸附到纖維素微纖維的表面，或在其催化域的活性位點(diǎn)(CD)內(nèi)與單個(gè)纖維素分子結(jié)合(B)。這一絡(luò)合步驟可導(dǎo)致CD活性位點(diǎn)內(nèi)的糖苷鍵水解，釋放出溶解的產(chǎn)物(C)[46]。具體過程可分為四個(gè)步驟,分別如下：A.吸附纖維素酶與固體纖維素表面結(jié)合。通常由纖維素結(jié)合模塊介導(dǎo)(CBM)。B.絡(luò)合纖維素分子在催化域的活性位點(diǎn)上的結(jié)合(CD)。如果這種結(jié)合方式導(dǎo)致水解，這被認(rèn)為是一種高效結(jié)合的纖維素酶。C.水解水解纖維素中的糖苷鍵通過一種能產(chǎn)生可溶性纖維素水解酶的有效結(jié)合酶來水解(CBHs)。D.解吸纖維素酶從固體表面向液體相的轉(zhuǎn)移。復(fù)合或非復(fù)合纖維素酶的解吸速率可能不同。圖1.3纖維素酶-纖維素相互作用導(dǎo)致水解產(chǎn)物的形成[46]Fig.1.3Cellulase-celluloseinteractionleadstotheformationofhydrolyticproducts1.3.3產(chǎn)纖維素酶的主要微生物從纖維素酶生產(chǎn)角度來看，真菌的滲透能力和對(duì)通用底物消耗速率優(yōu)于細(xì)菌，這是因?yàn)榇蠖鄶?shù)真菌有能夠產(chǎn)生完整的纖維素酶系統(tǒng)。木腐真菌就是常見的能夠產(chǎn)纖維素的真菌之一。它可分為三類，即白腐真菌(WRF)，褐腐真菌(BRF)和軟腐真菌(SRF)。其中，SRF尤其是里氏木霉和黑曲霉是具有完整纖維素酶系統(tǒng)的突出纖維素酶生產(chǎn)者。WRF傾向于降解木質(zhì)纖維素底物中的所有組分即木質(zhì)素，纖維素和半纖維素，它們?cè)谀举|(zhì)纖維素底物上定殖，而BRF優(yōu)先降解纖維素和半纖維素，木質(zhì)素被修飾但不降解[47]。商業(yè)纖維素酶通常由兩種軟腐真菌(SRF)產(chǎn)生，即里氏木霉（Trichoderma

【參考文獻(xiàn)】：
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本文編號(hào)：3100057