秸秆微生物共发酵生产单细胞蛋白研究

【摘要】： 本论文对秸秆生物降解生产单细胞蛋白进行了研究。目的在于通过对可再生资源的生物转化利用，拓广饲料来源，提高饲料质量，在有利于生态平衡的条件下同时解决粮食短缺及环境污染问题，使其作为一种清洁产业促进农业的可持续发展。工作中对微生物纤维素酶发酵条件及酶学性质进行了探讨；研究了混合发酵生产单细胞蛋白的方法，提出了生物降解秸秆生产单细胞蛋白的工艺流程。主要内容如下： 1．探讨了磨碎、稀酸处理、氨水处理等预处理方法对秸秆理化性质的影响，应用X-射线衍射仪、扫描电子电镜(SEM)、红外吸收光谱(IR)对预处理后秸秆分析和表征。结果表明，预处理可以降低纤维素的结晶度、增大秸秆吸附纤维素酶的有效表面积。 2．选用五株真菌进行纤维素酶产酶条件研究，探讨了培养基组分及外界因素对纤维素酶活力的影响。结果表明，五株真菌具有较强的产酶能力及较强的纤维素、半纤维素降解能力；降解产物中含有葡萄糖、木糖、纤维二糖等多种糖组分。 3．纤维素酶是一种诱导酶。葡萄糖的存在对纤维素酶产生非竞争性抑制作用。五株真菌产纤维素酶具有较好的热稳定性和pH稳定性。 4．霉菌混合发酵对提高秸秆蛋白含量的贡献不大；霉菌与酵母混合培养由于二者的互惠共生关系使秸秆蛋白含量有较大提高。产品中蛋白质含量随酵母种类的增加而增大，实验中以四种酵母共发酵蛋白质含量最高，酵母菌不仅可以起去阻遏作用，而且对真菌的生长有正效应。 5．应用多菌种混合发酵法以稻草为底物进行培养，产物中粗蛋白质含量提高261％，达到21.51％，仅次于酵母粉及大豆，而比小麦和玉米高的多。富含16种氨基酸，总和占产物干重的14.31％，其中必需氨基酸含量高于联合国粮农组织(FAO)规定的标准。本工作选用菌株的应用效果优于国外交流菌种。 6．多菌种混合发酵可提高甘蔗渣的蛋白质含量，增大甘蔗渣饲用价值。对拓广饲料来源，提高饲料质量，大力发展畜牧业具有重要意义。 【关键词】：纤维素酶 混合发酵 蛋白质 纤维素 分离纯化 理化性质 微生物
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2002
【分类号】：TQ929
【目录】：

• 中文摘要4-5
• 英文摘要5-11
• 1 绪论11-18
• 1．1 秸秆饲料的加工方法概况11-14
• 1．2 微生物蛋白饲料研究现状14-16
• 1．3 微生物蛋白饲料研究中存在的问题16
• 1．4 本论文研究工作及内容简介16-18
• 2 预处理对秸秆理化性质的影响18-31
• 2．1 秸秆理化性质概述18-20
• 2．2 秸秆组分定量分析20-23
• 2．2．1 材料和方法20-22
• 2．2．2 结果22-23
• 2．2．2．1 稻草中各组分分析22-23
• 2．2．2．2 氨基酸含量分析23
• 2．3 不同预处理方法对秸秆结构的影响23-31
• 2．3．1 预处理方法23-24
• 2．3．2 分析方法24
• 2．3．3 结果与讨论24-30
• 2．3．3．1 预处理方法对秸秆组分含量的影响24-25
• 2．3．3．2 扫描电镜观察25-26
• 2．3．3．3 X-射线衍射测试26-28
• 2．3．3．4 红外光谱分析28-30
• 本章小结30-31
• 3 纤维素酶生产菌发酵条件研究31-68
• 3．1 纤维素酶的研究动向31-32
• 3．1．1 纤维素酶的组成与分类31-32
• 3．1．2 纤维素酶分子结构与功能32
• 3．1．3 纤维素酶生产菌32
• 3．2 材料和方法32-37
• 3．3 结果与讨论37-68
• 3．3．1 木霉最佳培养条件的确定37-39
• 3．3．2 康宁木霉最佳培养条件的确定39-42
• 3．3．3 绿色木霉最佳培养条件的确定42-44
• 3．3．4 黑曲霉最佳培养条件的确定44-46
• 3．3．5 宇佐美曲霉最佳培养条件的确定46-48
• 3．3．6 氮源对真菌酶活力的影响48-49
• 3．3．7 含氮量对产酶的影响49-50
• 3．3．8 初始pH对酶活的影响50-51
• 3．3．9 温度对产酶的影响51-52
• 3．3．10 加水量对产酶的影响52-53
• 3．3．11 培养方式对酶活力的影响53-54
• 3．3．12 麸皮对产酶的影响54-55
• 3．3．13 NaCl对酶活力的影响55
• 3．3．14 预处理方法对酶活力的影响55-57
• 3．3．15 发酵液的酶解得率57
• 3．3．16 不同菌株对秸秆纤维的降解情况57-58
• 3．3．17 发酵抽提液中糖的色谱分析58-61
• 3．3．18 酶水解液中糖的纸层析61-62
• 3．3．19 稻草降解后纤维素结晶度分析62-64
• 3．3．20 发酵产物酶的种类分析64-65
• 3．3．21 活干菌菌株的分离鉴定65-66
• 本章小结66-68
• 4 纤维素酶提取分离、纯化及性质研究68-107
• 4．1 分离方法68-69
• 4．2 材料和方法69-74
• 4．3 结果与讨论74-107
• 4．3．1 黑曲霉纤维素酶分离、纯化曲线74-75
• 4．3．2 宇佐美曲霉纤维素酶分离、纯化曲线75-77
• 4．3．3 康宁木霉曲霉纤维素酶分离、纯化曲线77-78
• 4．3．4 木霉曲霉纤维素酶分离、纯化曲线78-80
• 4．3．5 绿色木霉曲霉纤维素酶分离、纯化曲线80-81
• 4．3．6 电泳图谱比较81-82
• 4．3．7 CMC酶性质研究82-84
• 4．3．7．1 CMC酶的最适作用温度82-83
• 4．3．7．2 CMC酶最适作用pH值83
• 4．3．7．3 CMC酶的热稳定性83-84
• 4．3．7．4 CMC酶的pH稳定性84
• 4．3．8 CMC酶的紫外光谱分析84-87
• 4．3．8．1 木霉CMC酶的紫外光谱84-85
• 4．3．8．2 宇佐美曲霉CMC酶的紫外光谱85
• 4．3．8．3 康宁木霉CMC酶的紫外光谱85-86
• 4．3．8．4 黑曲霉CMC酶的紫外光谱86-87
• 4．3．8．5 绿色木霉CMC酶的紫外光谱87
• 4．3．9 CMC酶的红外光谱分析87-90
• 4．3．10 CMC酶的酶促反应动力学研究90-105
• 4．3．10．1 木霉91-93
• 4．3．10．2 康宁木霉93-95
• 4．3．10．3 黑曲霉95-97
• 4．3．10．4 宇佐美曲霉97-99
• 4．3．10．5 绿色木霉99-101
• 4．3．10．6 米氏常数分析101-102
• 4．3．10．7 葡萄糖对纤维素酶的抑制102-105
• 本章小结105-107
• 5 秸秆发酵制取单细胞蛋白研究107-133
• 5．1 霉菌混合培养对蛋白含量及酶活力的影响107-109
• 5．1．1 材料与方法107-108
• 5．1．2 结果与讨论108-109
• 5．1．2．1 五种真菌培养对蛋白含量的影响108
• 5．1．2．2 不同霉菌混合培养对蛋白含量及酶活力的影响108-109
• 5．2 黑曲霉与酵母共发酵正交实验设计109-113
• 5．2．1 材料与方法110-111
• 5．2．2 结果与讨论111-113
• 5．2．2．1 共发酵正交试验结果111-112
• 5．2．2．2 黑曲霉与产朊假丝酵母混合发酵验证112-113
• 5．2．2．3 稻草纤维素、半纤维素利用分析113
• 5．3 多种真菌与酵母共发酵正交试验设计113-116
• 5．3．1 材料与方法113-114
• 5．3．2 结果与讨论114-116
• 5．3．2．1 共发酵正交试验结果114-116
• 5．3．2．2 混合培养对秸秆成分的影响116
• 5．4 康宁木霉、宇佐美曲霉与酵母共发酵研究116-119
• 5．4．1 材料与方法116-117
• 5．4．2 结果与讨论117-119
• 5．4．2．1 霉菌与酵母菌混合培养对蛋白含量和酶活性的影响117-118
• 5．4．2．2 培养时间对发酵结果的影响118
• 5．4．2．3 混合培养产物氨基酸分析118-119
• 5．5 木霉、绿色木霉与酵母共发酵研究119-121
• 5．5．1 材料与方法119-120
• 5．5．2 结果与讨论120-121
• 5．5．2．1 霉菌与酵母菌混合培养对蛋白含量和酶活性的影响120-121
• 5．5．2．2 混合发酵物纤维素、半纤维素分析121
• 5．6 固态发酵物中蛋白质的测定121-126
• 5．6．1 材料和方法122
• 5．6．2 结果与讨论122-126
• 5．6．2．1 标准蛋白溶液的配制：122-123
• 5．6．2．2 紫外分光光度法测定发酵物蛋白含量123-124
• 5．6．2．3 甲醛法测定发酵物蛋白含量124-126
• 5．7 多菌种混合发酵制备单细胞蛋白研究126-130
• 5．7．1 材料和方法126
• 5．7．2 结果与讨论126-130
• 5．7．2．1 混合培养对蛋白含量的影响126-127
• 5．7．2．2 混合培养产物氨基酸分析127-128
• 5．7．2．3 秸秆发酵制备蛋白饲料工艺流程设计128-130
• 5．8 固态发酵蔗渣转化蛋白饲料研究130-133
• 5．8．1 材料和方法130
• 5．8．2 结果与讨论130-132
• 5．8．2．1 霉菌在蔗渣上生长情况分析130-131
• 5．8．2．2 霉菌与酵母混合培养对蔗渣成分的影响131-132
• 本章小结132-133
• 结论133-135
• 参考文献135-142
• 致谢142-143
• 博士研究生期间所发表的论文目录143

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利用酒糟生产单细胞蛋白饲料    刘兴照

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