产木聚糖酶酵母的诱变选育及木聚糖酶生产工艺的设计

论文总字数：17730字

摘 要

以酵母菌作为出发的菌株，先在平板上进行活化实验使其活化，挑其中一个接种到种子培养基。再用紫外诱变，通过刚果红透明圈筛选接种到发酵培养基用摇床筛选，对菌种进行优化，测定酶活筛选出酶活较强的菌株。得出诱变40s时，取的菌种Z4酶活最高，诱变效果最好。用Z4菌株接种到不同碳、氮源培养基，测定他们的酶活，选出最适培养基，结果得出用硫酸铵做氮源，玉米秸秆做碳源酶活最高。最后对工业用木聚糖酶制剂进行工艺设计，主要进行种子液扩大培养，发酵培养，浓缩，纯化，洗脱操作最后制成酶制剂，包装完成。

关 键 词：酵母菌，木聚糖酶，诱变，优化，工艺设计

Abstract: Taking yeast as the starting strain, the activation experiment was carried out on a plate to activate it, and one of them was selected to be inoculated into the seed culture medium. When 40s is mutagenesis, the enzyme activity of Z4 is the highest and the mutagenesis effect is the best. Different carbon and nitrogen source media were inoculated with Z4 strain, their enzyme activity was measured, and the optimal medium was selected. The results showed that ammonium sulfate was used as the nitrogen source, and corn straw as the carbon source enzyme activity was the highest. Finally, the technological design of xylanase preparation for industrial use was carried out. It is mainly used for seed liquid expansion culture, fermentation culture, concentration, purification and elution operations. Finally, it is made into enzyme preparation and packaged.

Keywords：Yeast, xylanase, mutagenesis, optimization, process design

目录

目录

1 前言 7

1.1 木聚糖的结构 7

1.2 木聚糖酶的介绍 7

1.3 木聚糖酶的用途 7

1.4 紫外诱变 7

2 材料与方法 8

2.1 试验材料用微生物 8

2.1.1 出发菌株 8

2.1.2 试验仪器 8

2.1.3 培养基及试剂 8

2.2 试验步骤 8

2.2.1 菌种活化 8

2.2.2 孢子悬浮液的制备以及预实验 9

2.2.3 产木聚糖酶酵母的的诱变和筛选 9

2.2.3.1 紫外线诱变 9

2.2.3.2 平板筛选 9

2.2.3.3 液体发酵复筛及优化 9

2.2.4 木聚糖酶的酶活测定 9

2.2.4.1 国际单位定义 10

2.2.4.2 木糖标准曲线的绘制 10

2.2.4.4 DNS酶活测定方法 10

2.2.4.5 木聚糖酶的酶活公式 11

3 结果与分析 11

3.1 木糖标准曲线 11

3.2 致死率曲线 11

3.3 菌种初筛结果 12

3.4 菌种复筛结果 13

3.5 氮源对酶活的影响 13

3.6 碳源对酶活的影响 14

4 工业用木聚糖酶制剂厂设计 14

4.1 工艺流程 14

4.1.1 原辅料及菌种 14

4.1.2 工艺流程图 15

4.1.3 操作要点 15

4.1.3.1 菌种培养 15

4.1.3.2 发酵过程 15

4.1.3.3 木聚糖酶的分离与提取 15

4.1.3.3.1 预处理 15

4.1.3.3.2 过滤 15

4.1.3.3.3 浓缩 15

4.1.3.3.4 沉淀与酶泥的重新溶解 15

4.1.3.3.5 纯化 16

4.1.3.3.6 洗脱液的浓缩 16

4.1.3.4 酶成品的储存 16

4.1.4 物料衡算 16

4.1.4.1 工艺技术指标及基础数据 16

4.1.4.2 原料计算 16

4.1.4.3 辅料计算 17

4.1.5 发酵车间设备设计与选型 18

4.1.5.1 发酵罐容积和台数的确定 18

4.1.5.2 主要尺寸的计算 18

4.1.5.3 发酵过程中的无菌空气耗用量的计算 19

4.1.5.4 冷却水耗量计算 20

4.1.5.5 换热面积的计算 20

4.1.5.6 发酵罐搅拌器的设计 20

4.1.5.7 发酵罐设备结构的工艺设计 22

4.1.5.8 发酵罐壁厚的计算 24

4.1.6 种子罐的选型 24

4.1.6.1 种子罐容积和数量的确定 24

4.1.6.2 种子罐主要尺寸确定 24

4.1.7 发酵液储罐 25

结论 27

参考文献 28

致谢 29

1. 前言
   1. 木聚糖的结构

木聚糖的结构单元是木糖，通过木糖苷键连接的木糖长链成为主链，在主链上部分基团被侧链基团取代^[1]，大多为异型多糖。

• 1. 木聚糖酶的介绍

木聚糖酶是一种多聚五碳糖，是植物半纤维素的主要组成部分，木聚糖水解酶系是一类降解木聚糖的酶系，包括β-1,4-内切木聚糖酶、β-木糖苷酶、α-L-阿拉伯糖苷酶、α-D-葡糖苷酸酶、乙酰基木聚糖酶和酚酸酯酶^[2]，木聚糖酶多用于食品行业主要作用是切割低聚木糖和木糖,现已成为人们争相研究的热点。

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