论文总字数：21191字

摘 要

在化石能源日趋短缺与能源需求的日渐增长的矛盾形势下，以及化石能源带来的环境问题日益严重背景下，利用木质纤维原料制备燃料乙醇替代传统化石能源的技术成为当今世界的研究热点之一。纤维素酶能够有效将农作物秸秆等富含纤维素的物质水解为单糖，用于乙醇发酵，因此如何获得廉价高效的纤维素酶对我国经济和社会可持续发展具有重要的意义。本论文以里氏木霉RUT C-30为产酶菌株，研究了不同诱导剂即三种不同的糖：葡萄糖、乳糖和低聚木糖诱导产纤维素酶过程。结果表明：葡萄糖虽然是纤维素酶的抑制剂，但在发酵前期加入少量葡萄糖的可使里氏木霉快速生长而产生更多的纤维素酶；乳糖由于诱导产酶效果较好，而且因为乳糖价格低廉，常用作诱导剂使用；低聚木糖诱导效果一般，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：Nowdays, the storage of fossil fuels is getting fewer and fewer, but the need for fuel energy is growing, and the pullotion caused by the fossil fuels become more serious too, 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.

The cellulase can hydrolyze lignocellulosic materials, rich in cellulose, such as straw. We can convert straw into ethanol using cellulase. So how to get cheap and efficient cellulase has important significance for the sustainable development of economy and society in China. This thesis used Trichoderma reesei as the enzyme producing strains and studied the effect of different inducer on the expression of cellulase expression from T. reesei. The results show that low concentration of glucose can induce cellulase expression; high concentration of glucose have repression effect; the lactose, a cheap compound, has better cellulase inducetion, so it could be a very useful inducer; the xylo-oligosaccharides is not suitable to be a inducer.

Keywords：Trichoderma reesei, cellulase, inducer, cellulase activity

目 录

1 前言 3

1.1 研究背景 3

1.2 立题依据 3

2 文献综述 4

2.1 产纤维素酶菌种和纤维素酶 4

2.1.1 纤维素酶的产生菌种 4

2.1.2 纤维素酶 4

2.2 里氏木霉产纤维素酶的诱导剂 4

3 对里氏木霉产纤维素酶的诱导剂的研究 5

3.1 材料与方法 5

3.1.1 原料 5

3.1.2 培养基 6

3.1.2.1 PDA培养基(固体，液体） 6

3.1.2.2 玉米浆种子培养基 6

3.1.2.3 发酵基本培养基 8

3.1.3 菌种制备 8

3.1.4 纤维素酶制备 9

3.1.5 试剂配制 9

3.1.5.1 柠檬酸缓冲液的配制 9

3.1.5.2 DNS试剂的配制 9

3.2.1 滤纸酶活测定 9

3.2.1.1 制备葡萄糖标准曲线 9

3.2.1.2 测滤纸酶活 10

3.2.2 酶活计算方法 10

3.3 结果与讨论 11

3.3.1 结果 11

3.3.1.1 葡萄糖标准曲线 11

3.3.1.2 空白实验与基本培养基 11

3.3.1.3 葡萄糖做诱导剂 12

3.3.1.4 乳糖做诱导剂 13

3.3.1.5 低聚木糖做诱导剂 14

3.3.2 讨论 15

结 论 17

参 考 文 献 18

致 谢 20

1 前言

1.1 研究背景

人们依赖能源生存和持续发展。常规化石资源不可再生，而且利用时会对环境造成严重污染，能源危机和环境恶化的状况对于人类来说是一个严峻的问题。所以合理开发利用生物质和寻找对环境友好的可再生性能源势在必行。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。普遍认为，燃料乙醇的生产和使用的开发技术，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]。

可再生性能源包括太阳能、从木质纤维原料制取的燃料乙醇、风能等等。木质纤维原料生产燃料乙醇具有无法比拟的优势。根据统计，木质纤维素原料占地球总生物量的一半，包括:农业废弃物，如秸秆、玉米芯、大豆渣、甘蔗渣等；工业废弃物，如制浆和造纸厂的纤维渣、锯末等；林业废弃物；城市废弃物，如废纸、包装纸等。通过适当的工艺将木质纤维原料转化成乙醇不仅可以变废为宝，缓解来自废弃物的环境污染压力，甚至在一定程度上缓解能源消耗问题。

在我国，能源需求的迅速增长和国民经济快速发展，出现了一个能源供应和需求之间的紧张局势。我国1993年后成为原油净进口国，对进口石油的依赖，使石油的消耗量同比增长了7.4 %，其中进口石油所占比例为46.7 %，对进口石油的依赖使得我国经济发展对国际油价的波动极为敏感^[2]。为了降低我国对进口石油的高度依赖，解决能源短缺问题，国家制定了相应的法律法规鼓励发展可再生性能源。

1.2 立题依据

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%^[3]，这主要是由于纤维素酶高昂的成本所造成。

通常降低纤维素酶生产成本、降低酶用量及酶的回收使用可以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^[4]。

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