对里氏木霉产纤维素酶的各种诱导剂的研究

论文总字数：13148字

摘 要

：世界能源的快速消耗和环境的不断恶化，促进了生物燃料的迅速发展，利用木质纤维原料制备燃料乙醇代替传统化石能源的技术成为当今世界的研究热点之一。纤维素燃料乙醇生产过程中，纤维素酶的成本占了整个生产成本的一半左右，因此纤维素酶生产成本是纤维素乙醇走向市场的主要障碍，所以寻找到最为合适的诱导剂对纤维素酶的生产起到了很重要的作用。本论文研究了四种不同的诱导剂即微晶纤维素、乳糖、低聚木糖和葡萄糖诱导产纤维素酶的影响，实验结果表明微晶纤维素的诱导效果最理想，酶活最大值达到2.000U，比葡萄糖的最大酶活提升了3.075倍；乳糖的诱导效果次之，酶活最大值达到1.265U，比葡萄糖的最大酶活提升1.578倍；低聚木糖和葡萄糖均不适合做诱导剂。

关键词：里氏木霉，纤维素酶，诱导剂，酶活力

Abstract：Fast the world"s energy consumption and environment worsening, promoted the rapid development of biofuels, therefore, as an alternative to traditional fossil energy technology, the use of lignocellulosic materials for fuel ethanol become one of the world"s research focus. Cellulose ethanol production process, the cost of cellulase accounted for about half of the whole production cost, so the cost of cellulase production is the main obstacle in the cellulose ethanol, so to find the most suitable inducer of cellulase production has played a very important role. This paper studies the four kinds of different inducers microcrystalline cellulose, low lactose, xylose and glucose induced cellulase production process, the experimental results show that the induced effect of microcrystalline cellulose is the most ideal, the enzyme activity a maximum of 2.000U, than the largest glucose enzyme activity increased 3.075 times; The findings and the induced effect of lactose enzyme activity a maximum of 1.265U, than the largest glucose enzyme activity increase 1.578 times; Low poly xylose and glucose are not fit for revulsant.

Keywords：Trichoderma reesei, cellulase, inducer, cellulase activity

目 录

1 前言 4

1.1 研究背景 4

1.2 立题依据 4

2 对里氏木霉产纤维素酶的各种诱导剂的研究 5

2.1 材料与方法 5

2.1.1 原料 5

2.1.2 培养基 5

2.1.3 菌种制备 7

2.1.4 纤维素酶制备 7

2.1.5 试剂配制 7

2.1.5.1 柠檬酸缓冲液的配制 7

2.1.5.2 DNS试剂的配制 7

2.2 滤纸酶活测定 8

2.2.1 制备葡萄糖曲线 8

2.2.2 测滤纸酶活 8

2.2.3 酶活计算方法 8

2.3 结果和分析 9

2.3.1 葡萄糖标准曲线 9

2.3.2 不同浓度微晶纤维素对里氏木霉产纤维素酶的影响 10

2.3.3 不同浓度乳糖对里氏木霉产纤维素酶的影响 11

2.3.4 不同浓度低聚木糖对里氏木霉产纤维素酶的影响 12

2.3.5 各种诱导剂最适浓度对里氏木霉产纤维素酶的影响 13

结论 15

参考文献 16

致谢 17

1 前言

1.1 研究背景

能源是人们赖以生存和持续发展的重要物质基础^[1]。20世纪中，人类主要煤炭、石油、天然气为主要的能源。而根据国际能源机构的统计，按照如今化石燃烧的不合理开采利用下去，地球上石油、天然气、煤炭三种能源供人类开采使用的时间分别只有40年、60年和220年。进入21世纪，由于化石的不可再生性以及化石燃料燃烧对环境造成的污染日趋严重，人类面临着严重的能源问题以及环境污染问题。能源问题的严重性更是越来越突出，确切地说，能源问题已经不仅仅是某一个国家的问题，而是整个世界，整个人类社会所要面临和解决的首要问题^[2]。经济的发展建立在一个强有力的能源供应的基础上，在该能源使用的同时，要控制其对生态环境的影响是保证现代化建设首要问题。因此我国现阶段能源中需要的加快研发低能耗、低污染的新能源，同时需要大力节能、减少能源的损耗，合理控制污染能源的使用量，增加绿色能源的使用^[3]。燃料乙醇是生物能源中最容易实现产业化的品种之一，早在20世纪初就有产品面市，后来因为中东地区对石油的大规模、低成本、无节制的开发，燃料乙醇在经济上较石油差而被淘汰。近二十多年来，随着化石能源日渐枯竭，石油价格攀升，寻找清洁环保、可再生的石油替代品及其制备技术又成为世界各国关注的焦点^[3]。但从长远看，由于石油是不可再生资源，石油价格还会继续上涨。科学家们预测2050年原油的生产将由现在的每年250亿桶下降到50亿桶，这就迫使我们寻求新能源，开发新的转化技术。普遍认为，燃料乙醇制备及其使用技术的开发对节约石油资源、减少环境污染、促进农业生产和其它相关产业的发展具有重大意义^[1,4]。

1.2 立题依据

纤维素占植物干重的35%-50%，是地球上分布最广，含量最高的碳水化合物，同时纤维素又是地球上数量最为庞大的可再生能源，纤维素的降解是生物圈碳元素循环的中心环节^[5]。木质纤维原料主要由纤维素、半纤维素和木质素构成，将其转化为乙醇需经过一系列复杂的工艺，主要包括原料预处理、(半)纤维素酶水解和戊糖己糖发酵等步骤。其中纤维素酶水解这一步成本几乎占整个工艺的60%^[6]，这主要是由于纤维素酶高昂的成本所造成。

因为其中木质纤维素含量高，生物降解非常慢,导致其利用率很低，因此我国每当农业生产过后，总有一些地区对秸秆等不易降解的农作物残渣进行焚烧，不仅浪费了能源同时也造成了大气污染。因此科学家们近年来对纤维素降解方面进行了大量的研究，发现其实最经济、环保的方法就是通过生物降进行解通常可通过降低纤维素酶生产成本^[7]、降低酶用量及酶的回收使用这些方面来降低纤维素酶在整个乙醇生产成本中的比重。在降低生产成本方面，可以通过筛选诱变或是基因工程手段获得高产菌株，从而提高单位体积产量；使用廉价的底物及改善发酵条件；提高酶的稳定性；生产对固体底物有更高活力的酶来达到^[8,9]。

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