【正文】 年產(chǎn)6000噸木聚糖酶發(fā)酵車(chē)間的設(shè)計(jì) 作 者 姓 名 李斌 專 業(yè) 生物技術(shù)及應(yīng)用 指導(dǎo)教師姓名 張大偉 目 錄摘 要 …………………………………………………………………1ABSTRACT ……………………………………………………………2 第一章 緒論 ……………………………………………………3 ………………………………………………………3 ……………………………………………3 ……………………………………………4 ……………………………………………………4 …………………………………………5 ………………………………………………6 ………………………………………6 ………………………………………6 …………………………………………………………7 第二章 木聚糖酶發(fā)酵機(jī)理……………………………………7 ………………7 ……………………………………………………7 ……………………………………………………9 ………11………………………………………………………11………………………………………………………11…………………………………… 11,降低蛋白酶降解…………………………………12…………………………………………………………12　………………………………………………………12(DO )的影響………………………………………… 13( CWPT I )與比生長(zhǎng)速率(μPT I )的影響……13 第三章 木聚糖酶發(fā)酵的工藝流程 …………………………13……………………13 …………………………………………………………… 13 的獲得 ………………………………… 13－pPIC9K 的構(gòu)建……………………………… 13－pPIC9K－GS115 的獲得和高酶活菌株的篩選…13……………………………………… 13………………… 14 …………………………………………………………… 14…………………………………………… 15………………………………………………………… 15……………………………………… 16……………………………………………………………… 16……………………………………………………………… 17…………………………………………………………… 17 ……………………………………………………18 …………………………………………18 ………………………………………………18 ………………………………………18 第四章 工藝計(jì)算 ……………………………………………19 ………………………………………………………19………………………………………………19…………………………………………………………20………………………………………………………20 第五章 設(shè)備的設(shè)計(jì)與選型…………………………………21 ……………………………………………21……………………………………………23………………………………………………23……………………………………………………26 ………………………………26 第六章 發(fā)酵車(chē)間的布置設(shè)計(jì) ……………………………29 ………………………………………………………………29……………………………………………29………………………………………………29…………………………………………30……………………………………………………31…………………………………………………………32 第七章 總平面布置與建筑說(shuō)明……………………………33……………………………………………………33…………………………………………………………33……………………………………………………………………33………………………………………………………33………………………………………………………33…………………………………………………………33………………………………………………………34………………………………………34………………………………………………35…………………………………………………………35…………………………………………………………35……………………………………………………35…………………………………………………36參考文獻(xiàn)…………………………………………………………………37致謝……………………………………………………………………3838 / 43摘 要木聚糖酶(β1,4DXylanase, )是一類能夠水解β1,4糖苷鍵的半纖維素酶，已廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥、飼料、造紙、采油等諸多領(lǐng)域。本設(shè)計(jì)以一株高效表達(dá)木聚糖酶的重組畢赤酵母為發(fā)酵菌株,對(duì)年產(chǎn)6000噸木聚糖酶的發(fā)酵車(chē)間進(jìn)行設(shè)計(jì)。發(fā)酵工藝采用連續(xù)補(bǔ)料培養(yǎng)工藝， m3二級(jí)種子罐，采用2個(gè)80m3發(fā)酵罐，發(fā)酵罐直徑3100 mm。，制作材料采用1Cr18Ni9Ti耐酸不銹鋼。本設(shè)計(jì)根據(jù)確定的工藝流程進(jìn)行了物料衡算，并繪制了全廠工藝流程圖、全廠總平面布置圖及三級(jí)發(fā)酵罐的裝配圖。關(guān)鍵詞：木聚糖酶 高密度發(fā)酵 補(bǔ)料培養(yǎng) 發(fā)酵罐 ABSTRACTxylanase (β1 ,4Dxylanase , ) are a class can hydrolyze β1 ,4glycosidic bond hemicellulase, its role in xylan substrate grapes , xylan, galactoxylan and galactoxylan such as grape xylan more widely distributed in nature, most are renewable resources. hemicellulose resources as the major products of deep processing, βxylanase has been widely applied In food, medicine, feed, paper, oil and many other fields.In this study, using RTPCR, selection was highly expressed xylanase secreted Pichia pastoris strain MAN22, and the liquid fermentation. Temperature control during fermentation 30 176。 C, by adjusting the stirring rate to the dissolved oxygen concentration was maintained at 30%, mainly in methanol as carbon source, nitrogen source, ammonia did, by adding ammonia flow control pH ≈ , make every 12 h Add a Methanol, postfermentation to add 5% (NH4) 2 SO4, NH4 + levels were maintained to 150mmol / L or more (2 g / L or so). Seeds with two and two 6 m3 tank and two second seed containers, with two 60m3 fermenter, the fermentation tank diameter of 3100m. Fermentation Tanks thickness design is , made ??of stainless steel materials used 1Cr18Ni9Ti acid. Selected according to the design of βxylanase production process and the design of puting devices, according to the requirements of the mission statement drawn flow chart of the whole plant, whole plant general layout plans and βxylanase fermentation tank assembly Fig.朗讀顯示對(duì)應(yīng)的拉丁字符的拼音字典Key words: xylanase 。 High density fermentation。 seed pot。 fermentation pot 第一章 緒論 木聚糖酶（Xylanase）[EC ]是指將木聚糖降解成低聚糖和木糖的一組酶的總稱，是木聚糖降解酶系中最關(guān)鍵的酶。主要包括外切223。1，4木聚糖酶，內(nèi)切223。1，4木聚糖酶和223。木糖苷酶。其中外切223。1，4木聚糖酶[]是以單個(gè)木糖為切割單位，它作用于木聚糖的非還原性末端，使反應(yīng)體系的還原性不斷增加。內(nèi)切223。1，4木聚糖酶[]是從木聚糖主鏈的內(nèi)部切割223。1，4糖苷鍵，使木聚糖溶液的黏度迅速降低，鑒于其特殊功能，內(nèi)切223。1，4木聚糖酶多用于食品行業(yè)。223。木糖苷酶[]主要作用是切割低聚木糖和木二糖，有助于木聚糖徹底降解為木糖。該酶通過(guò)水解低聚木糖的末端來(lái)催化釋放木糖殘基。 不同來(lái)源的木聚糖酶在組成和催化性質(zhì)上各不相同，但它們的理化性質(zhì)有相似的地方。大多數(shù)微生物木聚糖酶為單亞基蛋白，分子量8～145kDa，等電點(diǎn)pI值3～10，最適作用溫度為40～75℃。根據(jù)對(duì)幾十種內(nèi)切223。1，4木聚糖酶的分子量和等電點(diǎn)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析后發(fā)現(xiàn)，70%的酸性223。1，4木聚糖酶分子量在30kDa以上，而堿性223。1，4木聚糖酶分子量則多在30kDa以下。木聚糖酶 中223。木糖苷酶有單聚體、二聚體或四聚體等組成形式，分子量為26～360kDa，～。其它一些特異性酶，如αL呋喃型阿拉伯糖苷酶多以單體形式存在，也有二聚體、四聚體、六聚體和八聚體等形式，分子量為53～495kDa，～ ；α葡萄糖醛酸苷酶的分子量一般都大于100kDa。粘度：木聚糖酶在水中溶解后變成有粘性的溶液，使消化道中食糜的粘稠度增加。木聚糖在低溶度時(shí)，因與水分子直接互作而增加了食糜的粘度。隨著木聚糖溶度的增加，分子本身相互作用，從而纏繞成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，這種作用過(guò)程的相互作用極大時(shí)，可能會(huì)變成凝膠。表面活性：木聚糖的表面帶有負(fù)電荷，在溶液中趨于與其他物質(zhì)表面結(jié)合。在飼料消化時(shí)，多糖可以與腸道中的飼料顆粒表面、脂類微團(tuán)表面及多糖蛋白質(zhì)復(fù)合物表面相結(jié)合。持水性：由于木聚糖具有高的持水性，這在木聚糖溶度較高時(shí)變得尤其顯著，因?yàn)榇藭r(shí)可以形成凝膠。這些效應(yīng)能根本上改變消化物的物理特性，從而改變腸道的生理機(jī)能，即增強(qiáng)對(duì)腸蠕動(dòng)的抵抗力。離子、小分子與木聚糖的結(jié)合：除了陽(yáng)離子與一些木聚糖中帶負(fù)電基團(tuán)結(jié)合外，木聚糖的立體結(jié)構(gòu)也使它與離子發(fā)生螯合作用事實(shí)上，陽(yáng)離子能在木聚糖分子間形成離子橋，這將大大影響其粘度和凝膠的形成特性。小分子通過(guò)疏水鍵的相互作用，也可能與多糖發(fā)生微弱的結(jié)合。 木聚糖酶的研究始于20世紀(jì)60年代。目前國(guó)際上研究工作主要集中在對(duì)微生物木聚糖酶的誘導(dǎo)與調(diào)節(jié)機(jī)理研究，以及酶的提純、鑒定方法，木聚糖酶基因分子的克隆和表達(dá) 等。而我國(guó)對(duì)木聚糖酶的研究主要集中在產(chǎn)木聚糖酶優(yōu)良菌株的篩選和馴化、木聚糖酶的純化和理化性質(zhì)的研究等方面。當(dāng)前，木聚糖酶主要通過(guò)真菌、細(xì)菌等微生物發(fā)酵生產(chǎn)獲得。根據(jù)發(fā)酵工藝的不同，可分為固體發(fā)酵和液體發(fā)酵兩種。這兩種發(fā)酵方式各有其優(yōu)缺點(diǎn)：固體發(fā)酵所用培養(yǎng)基相對(duì)便宜，主要以農(nóng)副產(chǎn)品為主。且操作設(shè)備簡(jiǎn)單，整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中無(wú)廢物產(chǎn)生，不存在環(huán)境污染問(wèn)題，產(chǎn)率較高。易于在中、小企業(yè)推廣應(yīng)用，目前國(guó)內(nèi)木聚糖酶生產(chǎn)主要采用固體發(fā)酵方式。但固體發(fā)酵同時(shí)也存在不易控制，酶系復(fù)雜，纖維素等酶含量高，難以精酶化等缺點(diǎn)；相比較而言，液體發(fā)酵由于是在液態(tài)環(huán)境中進(jìn)行，菌體、底物、產(chǎn)物（包括熱）均易于擴(kuò)散，使得發(fā)酵能夠在均質(zhì)或擬均質(zhì)條件下進(jìn)行。該方法便于在生產(chǎn)過(guò)程中進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)、控制，易于擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模。同時(shí)，由于液體輸送方便，便于機(jī)械化操作，產(chǎn)品也易于提取精制。液態(tài)發(fā)酵工藝的缺點(diǎn)主要是對(duì)設(shè)備有一定要求及生產(chǎn)成本較高，技術(shù)要求也較為嚴(yán)格。但隨著生物技術(shù)的發(fā)展和木聚糖酶廣泛應(yīng)用，采用液體發(fā)酵生產(chǎn)木聚糖酶將成為今后發(fā)展方向。 從上世紀(jì)60年代開(kāi)始，隨著木聚糖酶研究的不斷深入，其應(yīng)用領(lǐng)域也不斷擴(kuò)大，在造紙、食品、飼料、紡織、醫(yī)藥、環(huán)境和能源等行業(yè)被廣泛應(yīng)用，前景十分看好。在造紙行業(yè)中的應(yīng)用：木聚糖酶在造紙工業(yè)中的重要作用體現(xiàn)在其取代了有毒化學(xué)物質(zhì)，通過(guò)酶法預(yù)處理可以回收造紙行業(yè)中有用的副產(chǎn)物等方面。造紙工業(yè)中通過(guò)木聚糖酶的使用，縮短了紙漿的處理時(shí)間，增加了纖維的分離度，使氯氣等化學(xué)漂白劑更好地滲透到紙漿里，從而大大減少了化學(xué)漂白劑的用量并且使漂白效果得以提高。木聚糖酶在造紙工業(yè)