响应面法优化里氏木霉产纤维素酶的培养条件

菜单

摘要: 该试验在单因素对里氏木霉产纤维素酶的液体培养基优化的基础上，以滤纸酶活力为响应值，采用响应面法优化确定其最佳培养基成分和条件。首先通过Plackett-Burman（PB）设计筛选出影响滤纸酶活的显著因素，得出对滤纸酶活影响显著的因素为麸皮、温度、氯化钙；通过最陡爬坡试验逼近最大酶活力区域；最后通过Box-Benhnken设计及响应面分析确定产纤维素酶的最佳培养基成分及条件。结果表明，在以麸皮作为碳源，硫酸铵作为氮源，并且在PH为5.5，温度为31℃，接种量为5％的条件下发酵培养5d时，发酵产生的纤维素酶滤纸酶活最大，为60.126U/ml。通过优化实验，里氏木霉达到了较高的产纤维素酶活力，为纤维素酶进一步用于工业化生产奠定了基础。54240

毕业论文关键词：响应面法，里氏木霉，纤维素酶，培养条件优化

Abstact: Using filter paper activity (FPA) as response values, response surface methodology was used to optimize liquid-state fermentation medium for cellulase production by Trichoderma reesei . Plackett-Burman design was further adopted to screen the important factors affecting FPA , which were wheat bran, temperate, and CaCl2. The steepest ascent experiment was used to approach the optimal region of the highest FPA. The optimal fermentation medium obtained by Box-Benhnken and response surface analysis was as follows. The optimum conditions for the cellulase production by the Trichoderma reesei were as follows: celluloses as the carbon source, (NH4)SO4 as the nitrogen source, the initial pH of 5.5, inoculum concentration 5% ,fermenting at 31 ℃ for 5 d. Under the optimized conditions, the enzyme activity of the cellulase was as highest as.

Keywords: Response surface methodology, Trichoderma reesei , cellulase , fermentation condition optimization

1 前言 3

2实验材料与方法 4

2.1菌种 4

2.2培养基 4

2.3主要仪器和试剂 4

2.4实验方法 5

2.5发酵产酶培养基的优化 6

3结果与分析 7

3.1葡萄糖标准曲线的配置 7

3.2单因素实验 8

3.3 Plackett-Burman 设计法筛选重要因素 11

3.4最陡爬坡实验 12

3.5 Box-Benhnken设计 13

3.6该菌株最佳培养条件的确定及其验证实验 18

结论 19

参考文献 20

致谢 21

1 前言

如今，生物能源成为生化界的一大潮流，例如，用生物质来生产生物乙醇，不仅污染小，而且使得废弃的农作物得以充分利用，更重要的是生物乙醇的开发利用缓解了石油资源的匮乏。那么，如何更好地利用生物能源成为关键性的问题。然而，生物能源利用最主要的问题就是纤维素的降解。为了更好的利用纤维素，则需要大量的纤维素酶，但是纤维素酶的应用成本相对较高[1-2]，如何开发低成本的纤维素酶仍在探索中。本实验的目的就是想通过优化里氏木霉产纤维素酶培养条件来找到该菌株的最佳产酶条件，从而为后期的大规模生产纤维素酶奠定基础。

纤维素酶是降解产生纤维素的一组酶的总称，能降解和利用纤维素的微生物大致可分为真菌类和细菌类。纤维素酶包括内切葡聚酶（EG）、外切葡聚酶（CBH）和β-葡萄糖苷酶（BG）三种酶 [3-4]。纤维素酶的3类组分对纤维素的确切酶解机制还不完全确定，目前，普遍接受的纤维素的降解机制是协同作用模型，即CBH酶破外纤维素的结晶结构，作用于不溶性纤维表面，使纤维素结晶链开裂，长链纤维素分子末端部分游离和暴露，使纤维素易于水化，经CBH酶作用后的纤维素分子结晶结构被破坏，EG酶即吸附在纤维素分子上面，从键的内部任意位置切开β-1,4-糖苷键，将纤维素分子断裂为纤维二糖和纤维三糖等[5-6]。最后这些被裂解产物由β-葡萄糖苷酶分解为葡萄糖。