固态发酵漆酶及其酶学性质的研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 邱卫华 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2008-04-29 |
| 授予单位 | 中国科学院过程工程研究所 |
| 授予地点 | 过程工程研究所 |
| 导师 | 陈洪章 |
| 关键词 | 漆酶 固态发酵 酶学性能 木质素改性 协同酶解 |
| 其他题名 | Solid-state Fermentation and Properties of Laccase |
| 学位专业 | 生物化工 |
| 中文摘要 | 真菌漆酶具有分布广、催化底物种类多、直接以氧气为电子受体等特点，在纸浆生物漂白、无化学胶粘剂纤维板制造、纸浆性能改善等领域中有着巨大的开发潜力。然而，真菌漆酶在生产和应用方面仍然存在菌种生产效率低、酶的催化效率低及生产成本偏高等不足。本论文从寻找新的漆酶菌种资源出发，对漆酶高效产生菌株的筛选、发酵产酶、漆酶的分离纯化及酶学性能的应用等方面进行了较为系统的研究和分析，取得了以下研究成果： 1）提出从植物内生真菌的角度筛选漆酶高产菌株的思路，共获得了22株具有漆酶活性的产生菌，其中一株高产菌株，经形态学初步鉴定为半知菌 (Fungi Imperfecti)无孢菌群 (Mycelia Sterilia)小菌核属 (Sclerotium sp.)，在发酵第5 d其产酶量达到35.13 U/ml。诱导物添加实验表明，该菌所产漆酶为组成型漆酶。该菌已保藏于中国科学院微生物菌种保藏中心，保藏号为CGMCC 1462。研究表明，从植物内生真菌的角度进行菌种筛选是扩展产漆酶微生物资源的有效途径。 2）利用课题组自行设计的具有自主知识产权的压力脉动固态发酵反应器，以汽爆麦草为底物，研究了小菌核菌漆酶产业化的可行性。 压力脉动固态发酵最佳发酵工艺参数为：固液比1:3，发酵温度26℃，接种量5:6，发酵4 d即可达到最高漆酶活性927.8 U/g底物。压力脉动周期刺激能够刺激菌体的代谢，在压力脉动发酵过程中小菌核菌代谢产生CO2浓度为66%左右，而静态空气置换发酵条件下约为25%。压力脉动固态发酵对小菌核菌发酵产酶的组成无影响。从发酵经济学的角度对压力脉动固态发酵Sclerotium sp.漆酶的经济成本进行分析表明，小菌核菌漆酶的年生产能力约为5.64×107 U•g-1•y-1，生产成本约为6373.1元/亿单位，其中培养基成本只占到6.4%，大大降低了漆酶的生产成本。 3）利用离子交换树脂和分子筛两步法得到了电泳纯的小菌核漆酶，该酶的分子量约45 kD；碱稳定性较强，在pH 10.0，30℃保温72 h仍可保持80%以上的活性。在性质研究的基础上，有针对性地对小菌核漆酶应用研究进行了探索。 首先，利用小菌核漆酶的碱稳定性，建立了该酶在弱碱溶液中催化碱木质素改性的体系。该酶对碱木质素具有良好的改性效果，改性后汽爆麦草碱木质素和云杉碱木质素的分子量均有所增加，且分子量分散度分别降低了0.451和0.119。通过机理研究认为Sclerotium sp.漆酶能够催化木质素的醚键断裂、酚羟基缩合、侧链取代基变化等，并能够改变木质素的基本类型。碱性改性体系的建立将有利于降低木质素酶法改性的成本。 其次，将小菌核漆酶用于改善木质纤维素原料酶解性能，以实现漆酶与纤维素酶协同酶解木质纤维素。在漆酶-纤维素酶酶解体系中，漆酶最适添加量为0.55 U/g 底物，与仅添加纤维素酶的对照组比较，酶解后还原糖含量提高了37.9%，发酵酒精得率提高了13.8%。对漆酶协同纤维素酶酶解的机理进行初步研究发现，经过漆酶预处理过的原料，其表面木质素发生了部分降解，结合红外光谱分析认为，主要是苯环的开环反应造成原料表面形成网孔状，从而提高了原料对纤维素酶的可及度，经过漆酶协同处理，原料的碘吸附值和水吸附值分别提高了30.7%和19.8%。 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2013-09-13 |
| 页码 | 171 |
| 源URL | [http://ir.ipe.ac.cn/handle/122111/1115]  |
| 专题 | 过程工程研究所_研究所（批量导入） |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 邱卫华. 固态发酵漆酶及其酶学性质的研究[D]. 过程工程研究所. 中国科学院过程工程研究所. 2008. |
入库方式： OAI收割
来源：过程工程研究所
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