【正文】 工業(yè)部食品質(zhì)量監(jiān)督檢測(cè)中心南京站檢側(cè)表明己達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平 。 70 年代后，繼續(xù)進(jìn)行纖維素酶產(chǎn)生菌的誘變與選育工作，并對(duì)各種微生物來(lái)源的纖維素酶組分進(jìn)行分離純化、結(jié)構(gòu)和酶學(xué)性質(zhì)的研究 。如 1968 年北京選育出一批纖維素酶菌種 。 國(guó)內(nèi)研究概況 我國(guó)纖維素酶的研究開(kāi)始于 20 世紀(jì) 60 年代初。1988 年開(kāi)始利用結(jié)構(gòu)生物學(xué)及蛋白質(zhì)工 程的方法對(duì)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。 從上世紀(jì)八十年代開(kāi)始，隨著分子生物學(xué)和基因工程的發(fā)展，人們開(kāi)始利用基因工程的方法對(duì)纖維素酶基因進(jìn)行克隆和一級(jí)結(jié)構(gòu)的測(cè)定，利用遺傳工程從分子生物學(xué)水平對(duì)纖維素酶生產(chǎn)菌株進(jìn)行誘變育種，并對(duì)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。直到 1985 年，采用腐殖根霉 (Humicola insolens)發(fā)酵的方法，制得了世界上第一個(gè)洗滌劑用的纖維素酶，其產(chǎn)品命名為 Cellulaseo 1987 年又推出了一種細(xì)菌纖維素酶 (Bacterial CeIlulase)，并成功地用于 Attack 洗衣粉。在應(yīng)用上也取得了一定成績(jī)。 1950 年 Reese 等提出纖維素酶作用方式的 GCx假說(shuō)以后，開(kāi)始轉(zhuǎn)入纖維素酶的基礎(chǔ)研究，包括纖維素酶的性質(zhì)、作用方式、培養(yǎng)條件和活力測(cè)定方 法等等。 1933年 Grassman 等研究了一種真菌的纖維素酶系，分辨出兩個(gè)組分，這是首次從真菌中分離出纖維素酶。 1906 年 Seilliere 發(fā)現(xiàn)蝸牛的消化液能夠水解棉花纖維素并產(chǎn)生葡萄糖，這是人類首次發(fā)現(xiàn)纖維素酶 。 木霉纖維素酶系中含有較多的 CBH 和 EG,缺少β G,而另一類真菌如黑曲霉、海棗曲霉 ( A .phoenicus ) 和可可球二孢 ( Bot ryodi plodic theobromoe ) 形成的纖維素酶系卻以β G為主?；旌衔⑸锇l(fā)酵法是纖維素酶生產(chǎn)中的又一新途徑。日本過(guò)去多用固體曲生產(chǎn) ,后來(lái)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。綜合上述 ,這里引發(fā)了一個(gè)新思路 ,就是對(duì)發(fā)酵不同階段分別進(jìn)行不同控制 (如 pH 值 、溫度、通氣量、培養(yǎng)基成分 ) 可能在很大程度上提高酶產(chǎn)量。纖維素酶的發(fā)酵過(guò)程中 ,有分泌高峰期 ,且高峰期的穩(wěn)定性因培養(yǎng)基不同而有很大差異。 Mandles等發(fā)現(xiàn) ,在分批培養(yǎng)物發(fā)酵過(guò)程中 ,起初 pH 最好是自然下降到 3. 0～ 3. 5 ,再加控制以防止pH 降低 ,消耗纖維素以后自然上升 ,這樣有利于酶的大量分泌。 纖維素酶的分泌與細(xì)胞膜的通透性有著密切的關(guān)系 ,這是 Reese 和 Maguire 得出的結(jié)論 ,他們?cè)诰G色木霉 QMa6 的培養(yǎng)基中添加一定濃度的油酸鈉、亞油酸鈉、吐溫 80 和蔗糖單棕櫚酯等表面活性劑 ,結(jié)果都大量增加了纖維素酶產(chǎn)量 ,且縮短了產(chǎn)酶時(shí)間。當(dāng)然 ,對(duì)于不同微生物來(lái)說(shuō) ,同一濃度的同一物質(zhì)也可能有著不同甚至完全相反的作用。許多不溶性的纖維素、可溶性的纖維衍生物、 一些低聚糖類對(duì)某些單糖和二糖均可作為纖維素酶的誘導(dǎo)物。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。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(guó)的關(guān)注和重視。但是目前這一資源的利用大約不到地球上總貯存量的 ，僅有一小部分被用于紡織、造紙、建筑、飼料、制藥、農(nóng)肥、燃料等方面，大部分未得到利用而被拋棄或焚燒，不僅造成資源的巨大浪費(fèi)，而且污染環(huán)境，危害很大。 纖維素 (cellulose )是植物細(xì)胞壁的主要成分，約占植物干重的三分之一至二分之一。木酶屬被認(rèn)為是纖維素酶系最全面 ,分解天然纖維素活力最高的一類絲狀真菌。 纖維素酶由三種功能不同但又互補(bǔ)的酶組成 ,能水解天然纖維素成為葡萄糖分子。還需要在這方面開(kāi)展更廣泛而深入地研究。過(guò)去的一些研表明 ,對(duì)含纖維素物質(zhì)進(jìn)行一定的前處理 (方法主要有球磨法 ,汽爆法 ,γ射線照射法 ,酸堿法和氧化法等 ) ,但僅是在較低的程度上提高了纖維素酶的水解效率。從高效和環(huán)保的角 度 出發(fā) ,纖維素被徹底分 解而無(wú)污染的一條有效途徑便是利用纖維素酶 (cellulase) 的水解作用。對(duì)纖維素的深入研究和利用必將是解決當(dāng)前世界許多國(guó)家普遍面臨的糧食 ,飼料和能源短缺及環(huán)境污染等問(wèn)題的一條有效途徑 ,并已成為 21 世紀(jì)各國(guó)共同關(guān)注的一項(xiàng)重大課題。據(jù)估計(jì) ,地球纖維素每年通過(guò)光合作用的更新量約為 4. 01010噸 ,Liitzen 等在 1983 年推算出纖維素的合成速率相當(dāng)于全人類每人每天 70 千克 ,這一驚人的結(jié)果足以顯示其對(duì)整個(gè)人 類的價(jià)值所在。 liquid submerged fermentation。根據(jù)全廠工藝設(shè)計(jì)和計(jì)算結(jié)果可以看出，該設(shè)計(jì)能夠達(dá)到工業(yè)生產(chǎn)的要求。最后采用噴霧干燥做成固態(tài)的酶制劑。利用這一年產(chǎn)量巨大的可再生性資源將其轉(zhuǎn)化為人類急需的能源、食物和化工原料，對(duì)于人類社會(huì)的可持續(xù)性發(fā)展具有非常重要的意義。 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 1 頁(yè) 年產(chǎn) 300 噸纖維素酶工廠的初步設(shè)計(jì) 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 2 頁(yè) 摘 要 纖維素是年產(chǎn)量巨大的可再生性資源，地球上每年光合作用生成的上億噸生物質(zhì)中，纖維素占了近一半。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(huì)造成環(huán)境污染。 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(guò)程中采 用變溫發(fā)酵的方法分別控制菌種的生長(zhǎng)和產(chǎn)酶，提取過(guò)程中采用超濾、層析等，提高產(chǎn)品的收率。 本設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容有：工廠總平面布置、全廠工藝流程設(shè)計(jì)、工藝計(jì)算、設(shè)備的計(jì)算與選型、成本核算；另外，完成設(shè)計(jì)圖紙 8 張，有工廠總平面布置圖、工藝流程圖（ 3 張）、發(fā)酵罐設(shè)計(jì)圖、種子罐設(shè)計(jì)圖、發(fā)酵車間設(shè)備布置圖（平面圖和立面圖）。 關(guān)鍵詞： 纖維素酶； 液體深層發(fā)酵； 里氏木霉 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 3 頁(yè) ABSTRACT Cellulose is a kind of reproducible resource of great output, it takes about a half of the hundred million biomaterial making by photosynthesis. Presently, only a few cellulose are utilized, most of cellulose are wasted and pollute environment. It is of great importance to transfer these resource to energy ,food, and so on. This design adopt Trichoderma reesei which produce cellulase best. During the liquid submerged fermentation course we chang the temperature in order to control the growth that germ grows and produce cellulase respectively. Ultrafiltration and chromatography are used In the extrace process for improve the yield. In the end we make solid zymin by spray dring . The design mainly include the contents hereinafter: the layout of the whole factory ,the craft argumentation of the whole factory， the calculation of the craft， the calculation and type choosing of main equipments, the calculation of the costs. And design 8 charts , that are the layout of the whole factory, the design of the craft process(3), the design of the fermentation pot, the design of seeding tank, the lay out for equipments of the fermentation workplace(ichnography and space).According to the craft argumentation of the whole factory and the result of the calculation, the design can e up to the request of industrialization. Keywords: Cellulase。 Trichoderma reesei 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 4 頁(yè) 目 錄 1 緒論 1 纖維素酶簡(jiǎn)介 1 纖維素酶的研究狀況 1 國(guó)外研究概況 ..................................................................................................................................2 國(guó)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(guó)內(nèi)的有關(guān)情況 9 國(guó)內(nèi)的需求情況 ...................................................................................................