高产纤维素酶菌株的筛选、固态发酵条件优化及其酶学性质研究

该研究从实验室保藏的12株真菌菌株中筛选高产纤维素酶的菌株,并通过形态学观察及分子生物学技术对其进行菌种鉴定。以纤维素酶活力为评价指标,通过单因素和正交试验优化筛选菌株固态发酵产酶条件,并将其与已报道高产纤维素酶菌株的纤维素酶活力进行比较,最后对其粗纤维素酶的酶学性质进行初步研究。结果表明,筛选鉴定得到一株高产纤维素酶的棘孢木霉(Trichoderma asperellum)BW-6,其滤纸酶(FPase)和羧甲基纤维素酶(CMCase)活力分别达到1.99 U/g和7.02 U/g,其最佳固态发酵产酶条件为:以麦麸+甘蔗渣+稻秆(2.0 g+1.5 g+1.5 g)为固态发酵基质,基础盐溶液培养基中以0.5%蛋白胨为氮源,发酵液添加量6 mL,26℃静置培养5 d。在此条件下,滤纸酶活力和羧甲基纤维素酶活力分别达到2.81 U/g和10.15 U/g,分别是优化前的1.41倍和1.46倍,且极显著高于同等条件下草酸青霉(Penicillium oxalicum)EU2101和EU2106的纤维素酶活力(P<0.01),表明菌株BW-6具有工业化应用潜能。此外,菌株BW-6所产纤维素酶的最适反应温度和pH分别为50℃和4.0,在45℃和pH 5.5~6.0条件下稳定。

甘蔗渣制备低聚木糖的工艺优化

甘蔗渣是一种常见的农业废弃物,对甘蔗渣制备低聚木糖的工艺进行优化,可为其高值化利用提供理论依据。本研究以甘蔗渣为原料,采用低浓度碱脱木质素-低强度酸水解-木聚糖酶酶解的工艺来制备低聚木糖,分别研究了碱处理浓度、碱处理温度和碱处理时间对木质素脱除率、木聚糖保留率的影响以及酸处理浓度、酸处理温度、酸处理时间对低聚木糖和木糖产率的影响,最后通过单因素试验结合响应面法对木聚糖酶酶解工艺进行优化。结果表明,低浓度碱脱木质素的处理参数为KOH溶液浓度0.3 mol/L、碱处理温度110℃和碱处理时间1.5 h,在此条件下木质素脱除率和木聚糖保留率分别达到57.8%和87.4%;低强度酸水解的处理参数为H_2SO_4溶液浓度0.1 mol/L、酸处理温度80℃和酸处理时间1 h,在此条件下的最优酶解工艺为酶用量22 U/g碱处理甘蔗渣(Alkali treated Sugarcane Bagasse, ASB)、酶解温度40.5℃、酶解时间4.3 h,得到的低聚木糖产量为12.66 g/L。本研究为甘蔗渣的高值化利用以及更好地制备低聚木糖提供了新思路和理论依据。