纤维素酶发酵工艺与应用.pptx

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,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,纤维素酶介绍,纤维素酶生产菌选育,纤维素酶发酵生产工艺,纤维素酶应用,4,1,2,3,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110,11,，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,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；,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；,C1,酶（内切葡聚糖酶）,Cx,酶（纤维二糖水解酶）,葡糖苷酶,定义：编号：,EC 3.2.1.4,。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,催化作用,，是能够将纤维素分解成多糖或单糖酶。,由,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,纤维素酶,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。,起源,霉菌,细菌,纤维素酶发酵工艺与应用,第5页,2.2菌种选育,自然选育,诱变育种,基因工程菌,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,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。,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；,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,结构和功效关系,定向化,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,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。,概述,工艺流程,工艺条件,概述,工艺流程,工艺条件,固体发酵,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 1 cm)，在培养室一定温度和湿度(RH 90%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,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,11,。,pH,温度,含水量,时间,影响原因,3.1.2固体发酵工艺条件,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,培养基初始,pH,为,56,温度低于,60C,，最适培养温度为,28C,pH,接种量,温度,时间,影响原因,3.2.2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%,液体发酵时间约为,70h,纤维素酶发酵工艺与应用,第14页,4.纤维素酶应用,纤维素酶,生产葡萄糖和单细胞蛋白,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。,食品发酵工艺,食品发酵工业是纤维素酶应用最广泛一个部门。,其它用途,医药、环境保护、遗传工程等方面。,饲料工业,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,