纤维素酶固态发酵的动力学研究

纤维素酶固态发酵的动力学研究组员：鲁冰冰刘桂莹覃月秋马志强什么是纤维素酶？纤维素酶是一种重要的酶产品，是一种复合酶，主要由外切β-葡聚糖酶、内切β-葡聚糖酶和β-葡萄糖苷酶等组成，还有很高活力的木聚糖酶活力。纤维素酶（英文：cellulase）是酶的一种，在分解纤维素时起生物催化作用。

是可以将纤维素分解成多糖或单糖的蛋白质或RNA。它广泛存在于自然界的生物体中。细菌、真菌、动物体内等都能产生纤维素酶。一般用于生产的纤维素酶来自于真菌，比较典型的有木霉属(Trichoderma)、曲霉属（Aspergillus）和青霉属(Penicillium）。在纤维素酶的发酵生产中，虽然菌种的产酶性能是决定产量的重要因素，但其营养条件和发酵工艺条件的影响也是不容忽视的。因此，在菌株产酶性能提高的条件下，很有必要对发酵工艺条件进行优化。清华大学的郝俊斌、周玉杰等是用稻壳和麸皮混合物为基质，进行纤维素酶固态发酵动力学的研究。以氨基葡萄糖含量表征生物量，建立了纤维素酶固态发酵过程中细胞生长、产酶和二氧化碳释放速率动力学模型，并得到模型参数。培养基

菌种绿色木霉菌（Trichodermasp3.2942），购自中科院微生物所。培养基斜面培养基：土豆培养基（PDA）。种子培养基：10%麸皮溶液（100g水中加入10g麸皮，煮沸20min，过滤后稀释到100ml）。发酵培养基：麸皮、稻壳（用4%NaOH溶液浸泡24h，洗涤至中性后烘干至恒重）、营养盐溶液[将10g（NH4）2SO4，3gKH2PO4，0.5gCaCl2，0.5gMgSO4溶于1000ml蒸馏水中]。试验方法1.1种子制备将50ml种子培养基置于500ml三角瓶中，在115℃下灭菌20min，冷却后接入斜面孢子，在温度为30℃、转速为130r/min的摇床中培养24h。1.2固态发酵培养法称取稻壳和麸皮混合物100g，放入带有气体分散装置的2000ml三角瓶中，加入150ml营养盐溶液,使三角瓶内物质的初始含水量为60%，搅拌后在121℃下灭菌40min，冷却后接入30ml种子液，在一定温度下培养5d。1.3分析测定酶活测定方法

称取1g固体曲，加入0.5mol/L醋酸缓冲液10ml，在30℃下浸提3h，过滤，将滤液在4000r/min下离心处理15min，去除孢子，上清液即为粗酶液。另取一定量固体曲在80℃下烘干至恒重，测定含水量。氨基葡萄糖含量测定方法将固体曲样品（3个平行样）在105℃下烘干至恒重，称取0.5g固体曲，加入10ml浓盐酸，在室温下浸泡24h，在2000r/min下离心，取上清液5ml，加2ml蒸馏水稀释，放入封口试管中，沸水浴水解2h，用30％NaOH溶液中和至中性，在15000r/min下离心处理，上清液即为氨基葡萄糖溶液。采用Elson-Morgan法测定氨基葡萄糖浓度，将2ml氨基葡萄糖溶液与1ml乙酰丙酮试剂混合，置入沸水30min，冷却后加入2ml无水乙醇，1ml对二氨基苯甲醛试剂，振荡，再加入4ml无水乙醇，在60℃下保温1h，在530nm下测定吸光度值（以蒸馏水为空白对照）。CO2释放速率的测定采用LKM2000-MC03CO2监测仪测定CO2的浓度。向三角瓶内通入无菌干空气（流量为200ml/min），将尾气通入CO2监测仪接口，进行实时监测，通过尾气中CO2含量来计算CO2释放速率。1.4动力学模型菌体生长动力学模型（氨基葡萄糖是参与构成真菌细胞壁中几丁质的主要成分，因此用氨基葡萄糖含量可表示菌体量）

CO2释放速率（CPR）模型：（CPR）可简化表示成菌体量和菌体生长率的函数。产酶模型纤维素酶的滤纸酶活（FPA）为全酶活，可看作是酶量的表征，假设酶量与酶活成正比，且在双基质中产酶与