【正文】 產(chǎn)提高原料出酒率的主要依據(jù)是：第一，薯干、玉米、高粱、木薯等淀粉質(zhì)原料中含有 1％ ～ 3％的纖維素和半纖維素，在纖維素酶的作用下轉(zhuǎn)化成可發(fā)酵性糖，使原料中可利用的碳源增加，出酒率提高；第二，纖維素酶對纖維的降解作用，破壞間質(zhì)結(jié)構(gòu)壁的結(jié)構(gòu)，使其包含的淀粉釋放出來，利于糖化酶作用，從而可提高原料的淀粉利用率；第三，降低粉漿、蒸煮醪和糖化醪的粘 度 ，利于醪液的輸送和濃醪發(fā)酵的順利實(shí)施。 20 世紀(jì) 80 年代中期上海就生產(chǎn)出纖維素酶。1970 年后中國科學(xué)院上海植物生 理研究所等單位利用誘變方法獲得了產(chǎn)酶能力較高的變異株，并進(jìn)行了生產(chǎn)試驗(yàn)。隨后他的工作于 1913 年得到 Alexandrowicz 的證實(shí)。這方面的研究還甚少。 纖維素酶 (cellulase)是利用產(chǎn)纖維素酶的菌株經(jīng)過固體發(fā)酵或液體深層發(fā)酵提取精制而成的液體狀酶制劑。 本設(shè)計(jì)采用目前認(rèn)為是最好的產(chǎn)纖維素酶的菌種里氏木霉作為發(fā)酵菌種，液體深層發(fā)酵過程中采 用變溫發(fā)酵的方法分別控制菌種的生長和產(chǎn)酶，提取過程中采用超濾、層析等，提高產(chǎn)品的收率。對纖維素的深入研究和利用必將是解決當(dāng)前世界許多國家普遍面臨的糧食 ,飼料和能源短缺及環(huán)境污染等問題的一條有效途徑 ,并已成為 21 世紀(jì)各國共同關(guān)注的一項(xiàng)重大課題。因此研究纖維素資源的綜合利用具有深遠(yuǎn)的意義，日益引起世界各國的關(guān)注和重視。日本過去多用固體曲生產(chǎn) ,后來由于這種方法難于監(jiān)控 ,某些組分常常吸附于固體殘余物上 ,增加了提取難 度 ,不利于現(xiàn)代化流水作業(yè) ,于是不少改為液體深層發(fā)酵。 從上世紀(jì)八十年代開始，隨著分子生物學(xué)和基因工程的發(fā)展，人們開始利用基因工程的方法對纖維素酶基因進(jìn)行克隆和一級結(jié)構(gòu)的測定，利用遺傳工程從分子生物學(xué)水平對纖維素酶生產(chǎn)菌株進(jìn)行誘變育種，并對纖維素酶蛋白質(zhì)的氨基酸序列及其分離純化等方面進(jìn)行了深入細(xì)致的研究。裴相元等在鵝日糧中加入 %纖維素酶后，結(jié)果提高了 %的日增重和 %的飼料效率及降低了 %的飼料消耗。其酶解工藝如下：首先把椰子餅加一定量水蒸煮后，加人纖維素酶， pH4． 5， 40℃振蕩， 48h后過濾，濾液濃縮噴霧干粉，此粉含有脂 肪、糖、蛋白質(zhì)。當(dāng)用纖維素酶制劑作用裸麥、大麥、玉米時(shí)，可使糖的總氮量明顯增加。 固體發(fā)酵生產(chǎn)纖維素酶 張中良等 (1997)采用均勻設(shè)計(jì)研究了綠色木霉 1號固體發(fā)酵生產(chǎn)纖維素酶的條件。鄭佐興等 (1996)從木霉、曲霉和食用菌中篩選了高產(chǎn)纖維素酶的菌種，并研究了產(chǎn)酶的最佳條件。 一葡萄糖昔酶活性的影響，同時(shí)對胞外和菌體中蛋白質(zhì)含量也進(jìn)行了觀察，發(fā)現(xiàn)菌體生長和產(chǎn)酶的培養(yǎng)條件不同，在培養(yǎng)基中加入蛋白酶抑制劑，可以避免纖維素酶在發(fā)酵過程中的較大波動(dòng)。這種方法將產(chǎn)酶和糖化同時(shí)進(jìn)行，工藝簡單、成本低廉、易于連續(xù)自動(dòng)化操作。 北 京盛世嘉明科技開發(fā)有限公司的前身是北京寧馨兒生物科技開發(fā)有限公司銷售公司，北京寧馨兒生物科技開發(fā)有限公司是依托中國科學(xué)院微生物研究所和中國食品發(fā)酵研究所的科研力量專門從事科研成果轉(zhuǎn)化的科研 生產(chǎn)型企業(yè)，主要從事酶的生產(chǎn)和應(yīng)用技術(shù)的開發(fā)與研究。作為氧源，空氣中含有大量各式微生物，會干擾甚至破壞預(yù)定發(fā)酵的正常進(jìn)行。 6）油水分離： 一級冷卻后，大部分的水和油結(jié)成較大的霧粒析出，由旋風(fēng)分離器分離。 8）油水分離： 第二次冷卻后，析出一部分較小的霧粒，由絲網(wǎng)分離器分離?！盁o菌空氣”通常指經(jīng)過除菌過濾后，空氣的含菌量限制在 105內(nèi)。 該產(chǎn)品酶活為 10000U/g。 Haapala 等 (1996)利用尼龍網(wǎng)固定化里氏木霉后，其所產(chǎn)的內(nèi) 切 葡聚糖酶和木聚糖酶活性均高于游離菌絲 。Svetlana Velkovska 等研究了里氏木霉 Rut C30 生產(chǎn)纖維素酶的條件，并建立了纖維素酶分批發(fā)酵的動(dòng)力學(xué)模型 (Svetlana Velkovska et al. ,1997)。 液體深層發(fā)酵生產(chǎn)纖維素酶 采用固體發(fā)酵雖然有許多優(yōu)越之處，但仍存在發(fā)酵水平不穩(wěn)定，不適于大規(guī)模生產(chǎn)等弊端，因此對纖維素酶液體深層發(fā)酵的研究很有意義，國內(nèi)外許多學(xué)者在這方面做了大量的工作。王景林等 (1996)將野生型康 氏木霉 854B2經(jīng)多種理化誘變因子及空間微重力輻射等因素處理，選育到 1 株高活力纖維素酶突變株 B7，研究了固體發(fā)酵培養(yǎng)的最佳條件。另外加纖維素后，由于纖維素被消化，乳酸發(fā)酵提高，貯存性能也提高。 纖維素酶在醬油釀造上的應(yīng)用 醬油是大豆蛋白酶水解產(chǎn)物。如汪天虹等人用鳥槍法從野油菜黃單胞菌 S152 中克隆到的內(nèi)切纖維素酶基因，在大腸桿菌中得以表達(dá) 。1988 年開始利用結(jié)構(gòu)生物學(xué)及蛋白質(zhì)工 程的方法對纖維素酶分子的結(jié)構(gòu)和功能進(jìn)行研究，包括纖維素酶結(jié)構(gòu)域的拆分與解析、功能性氨基酸的確定、水解的雙置換機(jī)制的確立、以及分子折疊和催化機(jī)制關(guān)系的探討。混合微生物發(fā)酵法是纖維素酶生產(chǎn)中的又一新途徑。它又屬于誘導(dǎo)酶 (但在細(xì)菌方面以固有酶居多 ) ,在誘導(dǎo)物存在下 ,才能大量產(chǎn)生。從高效和環(huán)保的角 度 出發(fā) ,纖維素被徹底分 解而無污染的一條有效途徑便是利用纖維素酶 (cellulase) 的水解作用。目前，自然界中纖維素只有一小部分得到了利用，絕大多數(shù)纖維素不僅被白白浪費(fèi)，而且還會造成環(huán)境污染。一些高產(chǎn)菌株的獲得 ,在目前條件下也難以大幅度降低纖維素酶的成本。但需要一提的是 ,纖維二糖、葡萄糖和甘油等低分子可溶性糖在低濃度時(shí)有促進(jìn)作用而較高濃度時(shí)便開始抑制。故以微生物生態(tài)學(xué)為基礎(chǔ) ,將以上兩類菌混合在一起發(fā)酵 ,尋求二者均能大量分泌纖維素酶的發(fā)酵方法和條件 ,生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)高效的混合纖維素酶 ,目前只有極少關(guān)于這方面的淺層研究。幾十年來，北京、上海、成都、無錫、廣東、山東、浙江等地的大專院校科研院所進(jìn)行了纖維素酶的研究工作，選育出一批纖維素酶菌種。玲列，將其重組到釀酒酵母 H158 中得到表達(dá) 。醬油釀造主要利用蛋白酶、淀粉酶等酶類對原料進(jìn)行酶解，若再使用纖維素酶，使大豆等原料的細(xì)胞膜膨脹軟化破壞，使包藏在細(xì)胞中的蛋白質(zhì)、碳水化合物釋放，這樣就 可以縮短釀造時(shí)間，提高產(chǎn)率，同時(shí)還提高品質(zhì)，使氨基酸還原糖含量增加。但棉、麻及其混紡布料上存在細(xì)毛，與皮膚接觸時(shí)會產(chǎn)生刺癢感，因此近幾年來，利用纖維素酶進(jìn)行生物整理越來越受到紡織界的重視。烏腸敏辰等 (1998)以里氏木霉 WXR8 為出發(fā)菌株，經(jīng)紫外和亞硝基呱誘變處理后，得到一株抗纖維二糖阻遏突變株 RM27，得到了其固體發(fā)酵的最佳條件。管斌等 (20xx)利用紫外線、亞硝基呱等對里氏木霉進(jìn)行誘變處理，選育得到一株抗分解阻遏的突變株，液體發(fā)酵使其纖維素酶活力提高了 3 倍。張德強(qiáng)等采用綠色木 霉液體發(fā)酵生產(chǎn)纖維素酶，研究了培養(yǎng)基組成、培養(yǎng)條件對產(chǎn)酶的影響 (張德強(qiáng)等， 20xx)。根據(jù)市場調(diào)查和研究分析，纖維素酶的應(yīng)用，不但能夠提高產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量，而且可大大地降低生產(chǎn)成本，該產(chǎn)品的 生產(chǎn)彌補(bǔ)了國內(nèi)市場缺口，因此具有較大的發(fā)展?jié)摿蛷V闊的市場前景。 廣州薈科生物科技有限公司 主要生產(chǎn)液態(tài)纖維素酶， 棕色液體 ， pH 值 在 左右（原液） ，售價(jià)為 萬 /噸。第一次冷卻后空氣中大部分的水和油 結(jié)成較大的霧粒析出，由旋風(fēng)分離器分離。相對濕度較大，通過過濾器時(shí)易打濕過濾介質(zhì)使之失效。采用立式貯氣罐。預(yù)計(jì)在今后的幾年內(nèi)，該產(chǎn)品在國際市場上仍將供不應(yīng)求。經(jīng)噴霧干燥制備的酶粉目前售價(jià) 10 萬 /噸，成本約 萬 /噸；經(jīng)固態(tài)發(fā)酵制成的粗酶 粉，作為飼料添加酶，目前售價(jià) 3～ 4 萬 /噸，而成本大約 20xx～4000 元 /噸，利潤十分豐厚。在 30℃ 、初始 、搖瓶轉(zhuǎn)速 150r/min 的條件下，連續(xù)重復(fù)進(jìn)行 12 次分批培養(yǎng)試驗(yàn)，每次玉米桿用量為 60g/L，培養(yǎng)周期 ，共 54 組 培養(yǎng)液中含濾紙酶活力平均為 ，還原糖 g/L，糖化率達(dá)到理論值的 %。王遂等 (1998)在實(shí)驗(yàn)室搖瓶實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了纖維素酶的二級和三級液體深層發(fā)酵的工業(yè)生產(chǎn)性試驗(yàn)。夏黎明 (1999)在固體發(fā)酵條件下，篩選出一株纖維二糖酶高產(chǎn)黑曲霉，并對其發(fā)酵條件進(jìn)行了研究。 21世紀(jì)是知識經(jīng)濟(jì)時(shí)代，隨著人們對纖維素酶研究工作的深人，纖維素酶必將在食品，飼料，環(huán)境保護(hù)，能源和資源開發(fā)等各個(gè)領(lǐng)域中發(fā)揮越來越大的作用。纖維素酶是畜牧業(yè)中的一種新型飼料添加劑，能夠分解結(jié)構(gòu)復(fù)雜的纖維索 ，生成易消化物質(zhì)葡萄糖，摧毀細(xì)胞壁釋放內(nèi)容物，便于動(dòng)物消化吸收。也可用纖維素酶分解蘑菇，制造一種新調(diào)味料。張荃花等以康氏木霉為菌種進(jìn)行固體發(fā)酵，首先對菌種進(jìn)行了誘變，并利用酵母菌與康氏木霉間的徽生態(tài)關(guān)系進(jìn)行混合發(fā)酵，防止了“白毛菌”的污染，提高了酶活力 。早在 1967 脾國外專利中就提出了用纖維素酶來消除棉織物上出現(xiàn)的微纖維 (絨毛小球 )的想法 .但這個(gè)想法一直未能實(shí)現(xiàn)。故準(zhǔn)確控制發(fā)酵時(shí)間是纖維素酶生產(chǎn)的另一個(gè)重要參數(shù)。世界生產(chǎn)和目前儲存的纖維素生物量比任何一種碳水化合物都要多得多，是一種十分巨大的生物質(zhì)資源，可為人類提供用之不盡的能源。 Trichoderma reesei 中國礦業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 4 頁 目 錄 1 緒論 1 纖維素酶簡介 1 纖維素酶的研究狀況 1 國外研究概況 ..................................................................................................................................2 國內(nèi)研究概況 ..................................................................................................................................3 纖維素酶的應(yīng)用 4 纖維素酶在果實(shí)和蔬菜加工上的應(yīng)用 ...........................................................................4 纖維素酶在醬油釀造上的應(yīng)用 ...........................................................................................4 纖維素酶在酒精發(fā)酵中的應(yīng)用 ...........................................................................................5 纖維素酶在飼料上的應(yīng)用 .......................................................................................................5 在麻棉混紡織物后整理中的應(yīng)用 .......................................................................................6 其它 .......................................................................................................................................................6 纖維素酶的發(fā)展前景 6 纖維素酶的生產(chǎn) 6 固體發(fā)酵生產(chǎn)纖維素酶 .............................................................................................................6 液體深層發(fā)酵生產(chǎn)纖維素酶 ..................................................................................................7 固定化酶和細(xì)胞 .............................................................................................................................9 目前國內(nèi)的有關(guān)情況 9 國內(nèi)的需求情況 .............................................................................................................................9 主要技術(shù)指標(biāo) ..................................................................................................................................9 國內(nèi)幾大生產(chǎn)廠家 .................................................................................................................... 10 本設(shè)計(jì)的目的和內(nèi)容 10 本設(shè)計(jì)的目的 .................................