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　　纤维素酶发酵工艺与应用纤维素酶发酵工艺与应用第1页纤维素酶发酵工艺与应用1纤维素酶介绍2纤维素酶生产菌选育纤维素酶发酵生产工艺3纤维素酶应用4纤维素酶发酵工艺与应用第2页序言纤维素是地球上数量最大可再生资源，经过光合作用，地球上每年合成植物总量约为1×1011，其中纤维素占40%，当前，自然界中纤维素只有一小个别得到利用，绝大多数纤维素白白浪费。假如能将纤维素分解成葡萄糖，作为食品发酵工业原料，对人类将是一个重大贡献，能够使咱们摆脱对谷物粮食绝对依赖，缓解世界资源紧缺。纤维素酶发酵工艺与应用第3页1.纤维素酶介绍定义：编号：EC。由各种水解酶组成一个复杂酶系。纤维素酶在分解纤维素时起生物/view/105920.htm催化作用，是能够将纤维素分解成多糖或单糖酶。分类纤维素酶作用机理由内切葡聚糖酶（C1酶）作用于微纤维非结晶区，使其露出许多末端供外切型酶作用，纤维二糖水解酶从非还原性末端依次分解，产生纤维二糖；C1酶（内切葡聚糖酶）Cx酶（纤维二糖水解酶）个别降解纤维素深入由内切葡聚糖酶和纤维二糖水解酶协同作用，分解生成纤维二糖、三糖等低聚糖；β葡糖苷酶由β葡糖苷酶作用分解成葡萄糖。纤维素酶发酵工艺与应用第4页2.1纤维素酶起源昆虫、软体动物、原生动物、细菌、放线菌和真菌等都能产生纤维素酶。起源纤维素酶霉菌细菌细菌中酶活力较强菌种有纤维粘菌属、生抱纤维粘菌属和纤维杆菌属、放线菌中有黑红旋丝放线菌、玫瑰色放线菌、纤维放线菌和白玫瑰放线菌等。当前研究较多是霉菌，其中酶活力较强菌种为木霉、曲霉、根霉和青霉、尤其是里斯木霉、绿色木霉、康氏木霉等较为经典、是当前公认很好纤维素酶生产菌。纤维素酶发酵工艺与应用第5页2.2菌种选育从自然界筛选分离野生型菌株产酶能力比较低，不能到达工业生产要求。自然选育基因工程菌诱变育种从应用效果来看，高能电子、Y射线、紫外线可能是木霉属菌种较有效诱变因子；应用亚硝基胍等诱变剂能够显著提升产纤维素酶菌种诱变率。只经过一次诱变处理，要取得高活力菌株可能性是较小，而经过屡次物理化学原因复合处理，往往能够积累正向变异，使活力逐步提升。伴随当代分子生物学技术发展，基因工程菌也成为了纤维素酶发酵生产菌起源之一。纤维素酶生产菌纤维素酶发酵工艺与应用第6页2.3菌种选育纤维素酶未来选育方向基于对纤维素酶结构和功效关系认识基础上进行理性设计；结构和功效关系经过提升基因内突变率或DNA重组使酶取得新催化性质；定向化经过纤维素酶系重组与构建，来改进纤维素酶性质或提升其比活性重组与构建纤维素酶发酵工艺与应用第7页3.纤维素酶发酵生产工艺液体深层发酵固体发酵概述概述工艺流程工艺流程工艺条件工艺条件纤维素酶发酵生产重点之一是将2种以上产酶微生物一起接种进行混合发酵，利用它们所产各纤维素酶系互补作用，生产出优质高效混合纤维素酶。纤维素酶发酵工艺与应用第8页3.1固体发酵工艺固体发酵法又称麸曲培养法，是以秸秆粉、废纸、玉米秸秆粉为主要原料，拌入种曲后，装入盘或帘子上，摊成薄层(厚约1cm)，在培养室一定温度和湿度(RH90%～100%)下进行发酵。产生酶系更全，有利于降解天然纤维素，且投资低、能耗低、产量高、操作简易、回收率高、无泡沫、需控参数少、环境污染小等。但固体发酵法易被杂菌污染，生产纤维素酶分离纯化较难，且色素不易去除。纤维素酶发酵工艺与应用第9页3.1.1固体发酵工艺流程纤维素酶发酵工艺与应用第10页3.1.2固体发酵工艺条件pH最好为酸性，有利于真菌生长而抑制细菌滋生。pH时间温度影响原因含水量应视纤维材料种类不一样而异。玉米秸秆培养基适宜含水量为1∶(2～215)(w/w)，麦秸培养基适宜含水量为1∶(1～1.5),啤酒糟培养基含水量为1∶1。含水量纤维素酶发酵工艺与应用第11页3.2液态深层发酵工艺液态深层发酵又称全方面发酵，是将秸秆等原料粉碎、预处理并灭菌后送至含有搅拌桨叶和通气系统密闭发酵罐内，接入菌种，借强大无菌空气或自吸气流进行充分搅拌，使气、液面积尽可能加大而进行发酵其主要特点是培养条件轻易控制，不易染杂菌，生产效率高。液态深层发酵是当代生物技术之一，已成为我国外主要研究和开发工艺。纤维素酶发酵工艺与应用第12页3.2.1液态深层发酵工艺流程纤维素酶发酵工艺与应用第13页3.2.2液态深层发酵工艺条件pH培养基初始pH为5~6液体发酵时间约为70h时间接种量影响原因接种量显著低于固态发酵，接种度为2%~10%温度温度低于60°C，最适培养温度为28°C纤维素酶发酵工艺与应用第14页4.纤维素酶应用饲料工业食品发酵工艺食品发酵工业是纤维素酶应用最广泛一个部门。纤维素酶和纤维素酶产生菌能转化粗饲料如麦桔、麦糠、稻草、玉米芯等,把其中一个别纤维素转化为糖、菌体蛋白、脂肪等，降低饲料中粗纤维含量提升粗饲料营养价值，扩充饲料起源。纤维素酶生产葡萄糖和单细胞蛋白其它用途医药、环境保护、遗传工程等方面。农副产品和城市废料中纤维素,经过纤维素酶转化为葡萄糖和单细胞蛋白，对人类有着十分主要意义。纤维素酶发酵工艺与应用第15页参考文件[1]曾青兰，王志勇.纤维素酶发酵工艺研究进展.河北农业科学,,13(12):35-36[2]王兰芬.纤维素酶作用机理及开发应用.酿酒科技.1997.84(6):16-17[3]曾露，李群良，严伟，何查霖，何曙光.纤维素酶产生茵筛选及产酶条件优化.化学与生物工程,,29(5):46-48[4]陈洪章.纤维素生物技术，北京：化学工业出版社，.5[5]李淑君.植物纤维水解技术，北京：化学工业出版社，.4纤维素酶发酵工艺与应用第16页ContentLayouts昆虫、软体动物、原生动物、细菌、放线菌和真菌等都能产生纤维素酶。当前研究较多是霉菌，其中酶活力较强菌种为木霉、曲霉、根霉和青霉、尤其是里斯木霉、绿色木霉、康氏木霉等较为经典、是当前公认很好纤维素酶生产菌。细菌中酶活力较强菌种有纤维粘菌属、生抱纤维粘菌属和纤维杆菌属、放线菌中有黑红旋丝放线菌、玫瑰色放线菌、纤维放线菌和白玫瑰放线菌等。从应用效果来看，高能电子、Y射线、紫外线可能是木霉属菌种较有效诱变因子；应用亚硝基胍等诱变剂能够显著提升产纤维素酶菌种诱变率。只经过一次诱变处理，要取得高活力菌株可能性是较小，而经过屡次物理化学原因复合处理，往往能够积累正向变异，使活力逐步提升。伴随当代分子生物学技术发展，基因工程菌也成为了纤维素酶发酵生产菌起源之一。从自然界筛选分离野生型菌株产酶能力比较低，不能到达工业生产要求。基于对纤维素酶结构和功效关系认识基础上进行理性设计；经过提升基因内突变率或DNA重组使酶取得新催化性质；经过纤维素酶系重组与构建，来改进纤维素酶性质或提升其比活性纤维素酶发酵生产重点之一是将2种以上产酶微生物一起接种进行混合发酵，利用它们所产各纤维素酶系互补作用，生产出优质高效混合纤维素酶。固体发酵法又称麸曲培养法，是以秸秆粉、废纸、玉米秸秆粉为主要原料，拌入种曲后，装入盘或帘子上，摊成薄层(厚约1cm)，在培养室一定温度和湿度(RH90%～100%)下进行发酵。产生酶系更全，有利于降解天然纤维素，且投资低、能耗低、产量高、操作简易、回收率高、无泡沫、需控参数少、环境污染小等。但固体发酵法易被杂菌污染，生产纤维素酶分离纯化较难，且色素不易去除。pH最好为酸性，有利于真菌生长而抑制细菌滋生。含水量应视纤维材料种类不一样而异。玉米秸秆培养基适宜含水量为1∶(2～215)(w/w)，麦秸培养基适宜含水量为1∶(1～1.5),啤酒糟培养基含水量为1∶1。温度低于60°C，最适培养温度为28°C3.2.2液态深层发酵工艺条件接种量显著低于固态发酵，接种度为2%~10%农副产品和城市废料中纤维素,经过纤维素酶转化为葡萄糖和单细胞蛋白，对人类有着十分主要意义。食品发酵工业是纤维素酶应用最广泛一个部门。医药、环境保护、遗传工程等方面。纤维素酶和纤维素酶产生菌能转化粗饲料如麦桔、麦糠、稻草、玉米芯等,把其中一个别纤维素转化为糖、菌体蛋白、脂肪等，降低饲料中粗纤维含量提升粗饲料营养价值，扩充饲料起源。[1]曾青兰，王志勇.纤维素酶发酵工艺研究进展.河北农业科学,,13(12):35-36[2]王兰芬.纤维素酶作用机理及开发应用.酿酒科技.1997.84(6):16-17[3]曾露，李群良，严伟，何查霖，何曙光.纤维素酶产生茵筛选及产酶条件优化.化学与生物工程,,29(5):46-48[4]陈洪章.纤维素生物技术，北京：化学工业出版社，.5[5]李淑君.植物纤维水解技术，北京：化学工业出版社，.4

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