固体发酵与液体发酵生产纤维素酶产率与催化性能比较_段金柱
可再生资源纤维素酶的研究进展
可再生资源纤维素酶的研究进展【摘要】纤维素酶是一类能够水解纤维素的β-D-糖苷键生成葡萄糖的多组分酶的总称。
传统上将其分为3类：内切葡聚糖酶、外切葡聚糖酶和β-葡萄糖苷酶。
纤维素酶属于糖苷水解酶类，本文综述了纤维素酶分子结构，降解纤维素的机制，总结了纤维素酶近年来的主要进展与研究趋势。
【关键词】纤维素酶；结构；进展纤维素类物质是自然界中最廉价、最丰富的一类可再生资源。
如果将天然纤维素降解为可利用的糖类物质，再进一步转化为乙醇、菌体蛋白、气体燃料等物质，对解决当今世界所面临的环境污染、资源紧张和能源危机等问题具有重大现实意义。
而降解纤维素效果最好的是纤维素酶。
它是一类能够将纤维素降解为葡萄糖的多组分酶系的总称，它们协同作用，将纤维素降解为寡糖和纤维二糖，最终水解为葡萄糖。
1 纤维素酶的来源纤维素酶的来源很广泛，真菌、细菌、放线菌等均有能产生纤维素酶的报道。
目前国内外最主要的是利用真菌来发酵产纤维素酶。
目前，绿色木霉和黑曲霉被公认是产纤维素酶最稳定和无毒安全的菌种，对研究纤维素酶的性质以及分离纯化等都比较方便。
2 纤维素酶的种类及降解机理习惯上将纤维素酶分成三种主要成分：(1)外切型葡聚糖酶：(C1酶, ) ; (2)内切型葡聚糖(Cx酶）；( 3)β - 葡聚糖苷酶( 纤维二糖酶)。
C1酶主要作用于不溶性纤维表面，使纤维素结晶链开裂，长链纤维素分子末端部分游离和暴露，使纤维素易于水化，经C1酶作用后的纤维素分子结晶结构被破坏，Cx酶即吸附在纤维素分子上面，从键的内部任意位置切开β - 1, 4 - 糖苷键，将纤维素分子断裂为纤维二糖和纤维三糖等。
最后这些被裂解产物由β - 葡聚糖苷酶分解为葡萄糖。
2.1 纤维素酶对纤维素分子的吸附作用纤维素酶对纤维素的降解是从吸附于纤维素分子开始的，纤维素酶的吸附不仅与酶本身性质有关，也与底物的特性有密切相关，而吸附过程是否可逆视具体酶的种类而定。
此外，纤维素酶的吸附机制并未弄清，仍需做进一步研究。
纤维素酶在发酵液中的分离与纯化技术研究
纤维素酶在发酵液中的分离与纯化技术研究邮寄地址: 湖北省武汉市武昌区静安路凯旋名邸一号邮寄姓名:田田151****3126摘要：随着全球需求的增加，纤维素酶在生物燃料和食品工业中的应用不断扩大。
然而，发酵液中纤维素酶的分离与纯化仍面临挑战。
本研究旨在探索高效的分离与纯化技术。
选择合适的固液分离方法将发酵液和固体废弃物分离，然后运用不同的蛋白质分离技术，如离子交换层析和凝胶过滤层析，获得高纯度的纤维素酶。
采用酶活测定和SDS-PAGE技术验证纤维素酶的纯化效果。
结果表明，该研究建立了一套有效的纤维素酶分离与纯化技术，为其广泛应用提供了有力支持关键词：纤维素酶；发酵液；纯化技术引言随着全球需求的增加，纤维素酶在生物燃料和食品工业中的应用不断扩大。
然而，发酵液中纤维素酶的分离与纯化仍面临挑战。
高效的纤维素酶分离与纯化技术对于提高酶的活性和纯度至关重要。
本研究旨在探索一套有效的分离与纯化技术，通过选择合适的分离方法和蛋白质分离技术，实现纤维素酶的高纯度提取o所得到的结果将为纤维素酶的广泛应用提供有力支持，并推动相关领域的发展1.分离与纯化技术的探索1.1固液分离方法的选择在纤维素酶的分离与纯化中，固液分离是一个关键步骤。
有几种常用的固液分离方法可供选择。
其中，压滤和离心是常见的机械分离方法，通过利用颗粒物质的相对大小和密度来实现分离。
另外，沉降和扩散是一种基于不同物质的相对沉降速度和分子扩散速度进行分离的方法。
而且，超滤是一种利用膜孔径尺寸以及应用外部压力差逆向排除微小颗粒的方法，其中可选择填充压力过滤等技术。
最后，还可以考虑使用离子交换或吸附树脂、凝胶过滤等方法，根据纤维素酶和其他杂质的特性进行选择。
1.2蛋白质分离技术的应用在纤维素酶的分离与纯化过程中，蛋白质分离技术发挥着重要作用。
以下是几种常见的蛋白质分离技术及其应用：离子交换层析：这种技术基于样品在固定相上的电荷特性进行分离。
通过选择合适的离子交换介质和缓冲液pH条件，可有效地分离不同电荷性质的蛋白质。
固体发酵与液体发酵的优缺点
固体发酵与液体发酵的优缺点一、固体发酵1.固体发酵的概念：微生物生长在潮湿不溶于水的基质进行发酵，在固体发酵过程中不含任何自由水，随著自由水的增加，固体发酵范围延伸至粘稠发酵（slurry fermentation）以及固体颗粒悬浮发酵。
2.固体发酵的优点：1)培养基单纯，例如谷物类、小麦麸、小麦草、大宗谷物或农产品等均可被使用，发酵原料成本较经济。
2)基质前处理较液体发酵少，例如简单加水使基质潮湿，或简单磨破基质增加接触面积即可，不需特殊机具，一般家庭即可进行步骤。
3)因获得水分可减少杂菌污染，此种低灭菌步骤即可施行的发酵，适合低技术地区使用。
4)能产生特殊产物，如红麴产生的红色色素是液体发酵的十倍，又例如曲霉菌（Aspergillus）在固体发酵所产生的糖苷酶较液体发酵产生的酶更具耐热性。
5)固体发酵相当于使用相当高的培养基，且能用较小的反应器进行发酵，单位体积的产量较液体为高。
6)下游的回收纯化过程及废弃物处理通常较简化或单纯，常是整个基质都被使用，如做为饲料添加物则不需要回收及纯化，无废弃物的问题。
3.固体发酵的缺点：1)限于低湿状态下生长的微生物，故可能的流程及产物较受限，一般较适合于真菌。
2)在较致密的环境下发酵，其代谢热的移除常造成问题，尤其是大量生产时，常限制其大规模的产能。
3)固态下各项参数不易侦测，尤其是液体发酵的各种探针不适用於固体发酵，pH值、湿度、基质浓度不易调控，生物量（Biomass）不易量测，每批次发酵条件不易一致，再现性差，质量不稳定。
4)不易以搅拌方式进行质量传递（masss transfer），因此发酵期间，物质的添加无法达到均匀，因此不易得到高含量的产品。
5)由于不易侦测，从发酵工程的观点来看，许多工作都只是在定性或观察性质，故不易设计反应器，难以量化生产或设计合理化的发酵流程。
6)固体发酵的培养时间较长，其产量及产能常低於液体发酵，发酵过程容易被杂菌污。
裂褶菌液体和固体培养产漆酶的比较研究
裂褶菌液体和固体培养产漆酶的比较研究李梦杰;王翠玲;张玉金;陈世通;李荣春【摘要】Schizophyllum commune GGHN08-104 were high-yield strains producing Laccase and the enzyme production could peak at an early stage of fermentation of the strains. Comparative studies on Laccase production in liquid and solid culture of the strains were conducted. Hie results indicated that the enzyme activities of Laccase was the highest in CCHN08-104 growing in liquid culture that ratio of carbon to nitrogen was 70:1, the initial potential of hydrogen was 5 and the concentration of copper ions was 21 mg / L, the activity of enzyme reached 477. 94 U/mL (12 d). The optimal solid-state conditions were cotton seed hull 31.14 % , sawdust 66.86 % , sucrosel % , gypsuml %. Under these conditions, the laccase activity was 2449.02 U/g, efficiency was 272.11U/g·d-1. Solid-state incubation efficiency was 6.83 times the liquid incubation. Therefore, the solid-state incubation was more suitable for the strains producing Laccase.%裂褶菌GGHN08-104是产漆酶能力强,且产酶速度快的菌株.对其在液体培养基、固体培养基中产生漆酶的能力和规律进行了研究.结果表明,该菌株在C/N比为70/1,初始pH值为5,Cu2+离子浓度为21 mg/L的液体培养基中酶活最高,达477.94U/mL( 12 d).固体培养时以配方①(棉籽壳31.14％、木屑66.86％、蔗糖1％、石膏1％)产酶活性和效率最高,分别为2449.02U/g和272.11 U/g·d-1,固体发酵产酶效率是液体发酵的6.83倍,因此固体培养更适宜该菌株产漆酶.【期刊名称】《西南农业学报》【年(卷),期】2011(024)006【总页数】5页(P2311-2315)【关键词】裂褶菌;液体培养;固体培养;产酶效率;漆酶【作者】李梦杰;王翠玲;张玉金;陈世通;李荣春【作者单位】云南农业大学食用菌研究所,云南昆明650201;云南农业大学食用菌研究所,云南昆明650201;云南农业大学食用菌研究所,云南昆明650201;云南农业大学食用菌研究所,云南昆明650201;云南农业大学食用菌研究所,云南昆明650201【正文语种】中文【中图分类】S794.9漆酶(Laccase，Lac)是一种含铜的多酚氧化酶，它在制浆漂白[1]、食品工业以及土壤生物修复等领域一直都是十分活跃的热点[2～4]。
发酵食品思考题
第一章1、发酵：在生物化学上或生理上，发酵是指微生物在无氧条件下，分解各种有机物质产生能量的一种方式，或者更严格的说发酵是以有机物为电子受体的氧化还原产能反应（狭义）。
利用培养生物细胞（含动、植物细胞和微生物）获得产物的所有过程。
2、发酵设备：指在发酵过程中为了实施（实现）微生物发酵及其原料准备、和产品的分离提纯等而采用的所有容器与机械的总称。
微生物是主体、设备是发酵实施的场所、工艺是保障。
按培养基的状态分：固体发酵、液体发酵、半固体发酵。
3、固体发酵和液体发酵的区别容器：由曲面构成的封闭或敞开的空间构件在力学上又称为壳或壳体薄壳容器：按壳体壁厚（s）与内径（Di）的比值或外径（Do=Di+2S）与内径的之比的大小分为薄壳容器和厚壳容器。
Do/Di<1.2，而S/Di<0.1,为薄壳容器，Do/Di>1.2，或S/Di>=0.1为厚壳容器。
发酵罐：是为了一个特定生物化学放映的操作提供良好而满意环境的容器，属于薄壳容器的范畴。
通常是有一个柱形的筒体和两个风头焊接而成的，并带有能够调节和控制微生物（动、植物细胞）生长代谢所需条件（温度、PH等）的附件的一类容器。
焊缝系数：焊缝处材料强度与本体材料强度的比值。
小于或等于1发酵罐的封头大体上可以分为半球形、椭圆形封头、碟形、锥形等发酵罐筒体上的轴向应力是周向应力的1/2倍发酵罐的壁厚附加量包括钢板或钢管的负偏差、腐蚀裕度、制造过程产生的材料减薄量。
焊接的形式主要有双面焊和单面焊。
发酵过程中发酵罐具有中心作用，发酵罐是连接原料和产物的桥梁。
在发酵罐中，通过产物的合成使廉价的原料升值。
全挡板条件：是指在一定转数下再增加罐体内附件而轴功率保持不变，消除因搅拌而产生的漩涡。
按微生物生长代谢需要分类，可将发酵罐分为非通风和通风发酵罐。
机械搅拌发酵罐的搅拌器主要有螺旋叶式和涡旋式搅拌器两种涡旋式搅拌器的叶片有平叶式、弯叶式、箭叶式三种。
发酵过程中消除泡沫的方法有物理消泡法和化学消泡法。
固液态发酵技术对比
达到稳态后，整个过程中
养成分的浓度和产物浓度 的取出，所以发酵结束时发
菌的浓度，产物浓度，限
等参数都随时间变化
酵液体积比发酵开始时有
制性基质浓度都是恒定
所增加。在工厂的实际生产
的。
中采用这种方法很多
发酵技 术 定义 分类 优点
缺点
适用范 围
续表：固液态发酵技术对比
液态发酵
固态发酵
分批发酵 操作简单，周期 短，染菌机会 少，生产过程和 产品质量容易 掌握
发酵技术
固液态发酵技术对比 液态发酵
固态发酵
定义 分类 定义
特点
以液相为连续相的生物反应过程
以气相为连续相的生物反应过程
分批发酵
补料分批培养
半连续培养
连续培养
静态固态发酵
动态固态发酵
简单的过程，培养基中接 在分批培养过程中补入新 在补料分批培养的基 发酵过程中一边补入新鲜 将一个或多个静态 动态固态发酵反应
以气相为连续相的生物反应过程
静态固态发酵
动态固态发酵
系统简单，廉价，操 强化了传热和传质，
作方便；克服固态发 设备结构紧凑，自动
酵无法用摇瓶法作 化程度相对较高，发
大量基础研究的缺 酵器内微生物生长
点，可作多条件平行 较快并且均一。
实验并且温度，湿度
等条件均一；系统易
灭菌
无法准确控制气体 和物料的湿度，只能 供饱和湿空气；无法 取样分析；放大过程 中难以消除床径扩 大的影响
合理的补料速率，稳定最佳
生产工艺。
由于没有物料取出，产物的 积累最终导致比生产速率的 下降。由于有物料的加入增 加了染菌机会
代谢产生的前体物被 稀释，提取的总体积 增大
固体发酵玉米秸秆产纤维素酶条件的优化
水乳剂７．５ｇ／６６７ｍ２ 防 效 最 高，均 优 于 其 它 四 个 处 理 ，处 理 间 差 异 达 显 著 或 极 显 著 水 平 ；供 试 药 剂
药剂，在生产 上 具 有 很 好 的 推 广 应 用 前 景。 根 据 试验结 果，推 荐 使 用 剂 量 为 ５－７．５ ｍｌ／６６７ ｍ２
２．４％多杀 霉 素 · 高 氯 氟 水 乳 剂 ６．２５ｇ／６６７ ｍ２ 防 效 次 之 ，均 优 于 其 它 三 个 处 理 ，处 理 间 差 异 达 显
（１）斜面 培 养［６，７］：将 ４℃ 保 藏 的 斜 面 细 菌 菌 种 接 入 装 有 高 压 灭 菌 后 的 新 鲜 牛 肉 膏 蛋 白 胨、 ＰＤＡ 培养基的试 管 中，制 于 ３７ ℃ 恒 温 培 养 箱 中 静 止 培 养 ２ｄ。
（２）种子 培 养 基 培 养 ：将 ［８－１０］ 种 子 培 养 基 高 压灭菌后，用接种 环 在 斜 面 上 挑 取 一 环 菌 接 入 三 角瓶中，２５ ℃ １２０－１５０ｒ／ｍｉｎ摇床振荡培养１ｄ。
（３）玉 米 秸 秆 固 体 培 养 ：将 固 体 培 养 基 高 压 灭 菌 后 ，取 一 定 量 的 菌 种 接 种 于 其 中 ，置 于 恒 温 培 养 箱 中 培 养 ，为 防 止 培 养 基 结 块 ，需 定 时 摇 动 。 １．４．２ 酶液的提取［７］：称取发酵成 熟 曲 １０ｇ，加 １００ｍｌ 蒸 馏 水 于 ２５０ ｍｌ 的 三 角 瓶 中，２５ ℃、 １３０－１５０ｒ／ｍｉｎ摇 床 上 振 荡 浸 提 １ｈ，用 三 层 纱 布过滤，３ ０００ｒ／ｍｉｎ 离 心 １５ ｍｉｎ，取 上 清 液 即 为 粗酶液。
将初始菌液 按 ２％、４％、６％、８％、１０％、１２％ 的接种量在３０℃下进行发 酵 培 养，测 定 纤 维 素 酶 活 力 ，考 察 接 种 量 对 产 酶 的 影 响 ，不 同 接 种 量 对 产 酶的影响结果如图２所示。
1株黑曲霉固态发酵豆渣生产纤维素酶及淀粉酶工艺的优化
培养基 ： （ １ ） 斜面培养基 为 Ｐ Ｄ Ａ培养基 ， 配方为 ３ ０ ０ ｇ马
铃薯 、 ２ ０ ｇ葡萄糖 、 ２ ０ ｇ 琼脂、 １ ０ ０ ０ ｍ Ｌ自来水 ， ｐ Ｈ值 自然； （ ２ ）
曲霉 。本试 验利用 １ 株黑 曲霉固态 发酵 豆渣生产纤维素酶 和淀粉酶 ， 以实现资源的有效利用 。
１ 材 料 与 方 法
１ ． １ 试 验 材 料 纸酶活力测定 方法参照文 献
［ ８ ］ ， 并 略 有 改 动 。取 ０ ． ２ ｍＬ粗 酶 液 ， 加入 １ ． ８ ｍ Ｌ ０ ． １ ｍ ｏ ｌ ／ Ｌ 、 ｐ Ｈ值 为 ４ ． ８的醋酸 缓冲液 ， 水浴至 ５ ０℃ ， 加 入 ５ ０ ｍ ｇ （ １ ｃ ｍ× ６ ｃ ｍ） 新华滤 纸条 ， 保温 ６ ０ ｍ ｉ ｎ ， 以不加底物 为
纤维素酶活力定 义 ： 在５ ０℃、 ｐ Ｈ值为 ４ ． ８时 ， １ ａ ｒ ｉ ｎ水解 滤纸释放 １ ｔ ｚ ｍ ｏ ｌ 葡 萄糖 所需 的酶 量为 １个 酶活 力单 位 ， 以 １ ｇ固体培养物所含的酶活力单位 （ Ｕ ／ ｇ ） 表示 。 １ ． ２ ． ５ 淀粉 酶活 力测定 采用 Ｄ Ｎ Ｓ法 测定 淀粉 酶 的活
对 照 。 加入 １ ． ５ ｍ Ｌ ３ ， ５一 二 硝 基 水 杨 酸试 剂 （ Ｄ Ｎ Ｓ试剂 ） ， 沸
菌种 为黑 曲霉 （ Ａ ｓ ｐ ｅ ｒ ｇ ｉ ｌ ｌ ｕ ｓ ｎ ｉ ｇ ｅ ｒ ） ， 由笔 者所 在实 验 室筛
选 和保 存 。 豆渣 ， 市售。
水浴 ５ ａ ｒ ｉ ｎ ， 冷却 ， 用蒸馏水定容至 ２ ５ ｍＬ ， 测定其 Ｄ 。 。
秸秆发酵产纤维素酶条件研究进展课程论文模板(微生物遗传与育种)
武汉生物工程学院课程论文题目名称****的研究进展专业班级11级生物技术本科*班学号1102420***学生姓名* * *完成日期2014年*月*日目录1 秸秆的研究现状 (1)1.1 秸秆利用情况 (1)1.2 农作物秸秆主要利用途径 (2)1.2.1 为畜牧养殖业提供饲草 (2)1.2.2 用于还田培肥地 (2)1.2.3 作为工业原料利用 (2)1.2.4 作为燃料利用 (2)1.2.5 还田作肥料 (2)1.3 秸秆作为有机肥还田利用方法 (2)1.3.1 直接还田 (2)1.3.2 堆沤还田 (2)1.3.3 过腹还田 (2)2 纤维素酶的研究进展 (3)2.1 纤维素酶的来源 (3)2.2 纤素酶的功效 (3)2.3 纤维素酶降解机制 (3)2.3.1 改进的C1-Cx假说 (3)2.3.2 顺序作用假说 (3)2.3.3 竞争吸收模型 (3)2.4 纤维素酶产生菌的选育研究进展 (3)2.4.1 真菌类 (3)2.4.2 细菌类 (3)2.4.3 放线菌 (4)2.4.4 低等动物和个别高等动物 (4)3 混菌发酵产纤维素酶的研究进展 (4)3.1 混菌发酵形式的选择 (4)3.2 混合菌种的选择 (4)3.3 影响混菌发酵的因素 (4)3.3.1 pH的影响 (4)3.3.2 温度的影响 (5)3.3.3 发酵时间的影响 (5)3.3.4 料水比的影响 (5)3.3.5 表面活性剂用量对产酶的影响 (5)3.3.6 接种量对产酶的影响 (5)4 总结 (6)参考文献 (7)秸秆发酵产纤维素酶条件研究进展摘要：秸秆是自然界中最廉价、最丰富的一类可再生资源。
中国全年的秸秆产量超过8亿吨，如果将天然的秸秆降解为可利用的肥料，对解决当今世界所面临的环境污染、粮食短缺等问题有重大现实意义。
纤维素酶是降解秸秆最有效的生物催化剂，为了降低成本，提高酶活，可以在发酵条件的研究方面展开工作。
固发酵法具有设备简单、投资少、成本低、见效快、酶产品收率高及后续提取过程简单等优点，所以采用固态发酵是行之有效的方法，而且培养条件的优化能很大程度的提高酶活，本文就对培养条件的优化方面进行研究。
有机物料腐熟剂中纤维素酶活力测定方法的比较
有机物料腐熟剂中纤维素酶活力测定方法的比较作者：栾桂云程传凯黄达宋莉珂来源：《河南农业·综合版》 2014年第15期河南省土肥站栾桂云程传凯黄达宋莉珂有机物料腐熟剂能够加速各种有机物料（包括农作物秸秆、畜禽粪便、生活垃圾及城市污泥等）的分解和腐熟，原因在于其含有大量可以产生纤维素酶的微生物体如细菌、真菌等。
纤维素酶是使纤维素降解生成葡萄糖及纤维二糖的一类酶的总称，在分解纤维素时起生物催化作用。
实践中以纤维素酶活力来表征纤维素酶的生物催化能力，但由于纤维素酶来源不同，其组成及各组分比例差异较大，且其作用的底物复杂，使得纤维素酶活力的测定方法多样且不统一。
目前，常用的方法有CMC糖化力法、CMC液化力法、滤纸糖化力法、滤纸崩溃法和棉花糖化力法等。
这些方法既有优点也有缺点，国内许多学者对其进行了针对性的调整和修改，结果使得同一方法下出现了不同的方法分支。
但各分支有着怎样的优越性却鲜有报道。
本实验首先以纯纤维素酶为标准品，研究评价了国家标准（GB20287-2006）和中国农业行业标准（NY/T2321-2013），然后进一步对有机物料腐熟剂产品中纤维素酶活力进行了GB20287-2006和NY/T2321-2013两个检测方法测定分析，为实验室有机物料腐熟剂中纤维素酶活力的测定提供更加方便、准确的的检测依据。
一、材料与方法（一）材料1、样品。
一是纤维素酶纯酶样品。
液体状纤维素酶（批号20100401），活力标注值为8 000U/mL，标注时间为2010年4月21日。
二是有机物料腐熟剂。
中标企业生产的粉剂状和液体状有机物料腐熟剂纤维素酶活力。
2、试剂。
3，5-二硝基水杨酸（DNS）、羧甲基纤维素钠盐（CMC）、葡萄糖、磷酸二氢钠、磷酸氢二钠、柠檬酸钠、柠檬酸，以上试剂均为分析纯。
3、仪器。
紫外-可见分光光度计、恒温水浴锅、离心机、电子天平、具塞刻度试管、移液管等。
（二）方法两种方法的制备、显色及比色条件列于表1。
黑曲霉产纤维素酶的研究进展
第8期（总第380期）2021年8月No.8 AUG文章编号：1673-887X(2021)08-0072-03黑曲霉产纤维素酶的研究进展周艳华，张春艳（长沙环境保护职业技术学院，湖南长沙410004）摘要黑曲霉是公认的安全菌株，因其无毒而受到工业界的青睐，利用黑曲霉生产纤维素酶已成为近年来的研究热点。
文章主要对黑曲霉产纤维素酶发酵方法的研究现状进行了综述。
关键词黑曲霉；纤维素酶；固体发酵法；液体发酵法中图分类号TQ925文献标志码A doi:10.3969/j.issn.1673-887X.2021.08.031Research Progress on Cellulase Produced by Aspergillus NigerZhou Yanhua,Zhang Chunyan(Changsha Environmental Protection Vocational College,Changsha410004,Hunan,China)Abstract：Aspergillus niger is a recognized safe strain.It is favored by the industry because of its non-toxicity.The use of Aspergil‐lus niger to produce cellulase has become a research focus in recent years.This article mainly reviews the research status of the fer‐mentation method of Aspergillus niger to produce cellulase.Key words：Aspergillus niger,cellulase,solid fermentation method,liquid fermentation method纤维素是植物细胞壁的主要成分，是自然界中分布最广、含量最多的一种多糖，其基本结构是由葡萄糖通过β-1，4-糖苷键连接而成的纤维二糖[1]。
固体发酵与液体发酵生产纤维素酶产率与催化性能比较_段金柱
固体发酵与液体发酵生产纤维素酶 产率与催化性能比较
辽宁师范大学实验中心(116029) 段金柱 沈 阳农 业 大 学基 础 部(110161) 曹淡君
摘 要 对绿色木霉产纤维素酶固体发酵和液体发酵进行比较研究 , 结果显示 :固体 发酵产率(742 ～ 827 U/ g) 比液体发酵产率(640～ 663 U/ g)高 25 %, 其中 CI 酶提 高 28%, Cx 酶提高 42%,β-葡萄 糖苷酶提 高 49%, 且酶组份 比 例高 于液体发酵 。SDS-聚丙烯酰胺凝 胶电泳图谱明显多出 4、5 条轻带 。 酶解 未经预处理 的稻草糖 化率也明显 高 于液体发酵 , 联系大规模生产进一步阐述了固体 发酵比液体发酵具有投入少 , 成本低 , 省能源等优势 。
收稿日期 :1999 -10 -14 段金柱 , 男 , 辽宁师范大学实验中心 , 沈阳
第 3 期 2000 年 段金柱等 :固体发酵与液体发酵生产 纤维素酶产率与催化性能比较 25
可达到酶活最高 。
2.2 2 种发酵方法发酵液酶活及酶产率比较
从表 1 和表 2 可看出 , 同一菌种固体发酵酶产
纤维素酶的发酵方法是纤维素酶生产中存在的 第 2 个关键问题(第 1 关键是菌种)。发酵方法可分 固体发酵与液体发酵 2 种 , 其中固体发酵的方法开 始在发展[ 1] , 固体发酵不含游离水 , 适宜木霉生长 , 并在设备 、耗能 、投资 、生产成本方面国内外许多工 厂的建立已说明比液体发酵优越得多 , 但对酶的产 率和品质比较方面尚少见报导 。因此本文用 2 种不 同碳源(稻草粉 RS 和玉米秸粉 CS)在这方面做了较 详细的工作 。
14 .9 2 .5
1.295 0.251
铜绿假单胞菌液体发酵产生絮凝现象的研究
铜绿假单胞菌液体发酵产生絮凝现象的研究王雪梅;郭汉卿;熊晓辉;陆利霞;刘洋【摘要】对铜绿假单胞菌液体发酵产生的絮凝现象进行了研究.初步确定其由铜绿假单胞菌产生的生物膜引起,测得生物膜中多糖含量约为6.3％,蛋白质含量约为7.7％.考察了添加颗粒营养物质豆饼粉对絮凝现象的影响,分析了天然群体感应抑制剂水杨酸、丁香酚、儿茶素、姜黄素和大蒜提取物对生物膜和菌浓的影响以及群体感应淬灭酶对菌浓的影响.结果显示,添加颗粒营养物质对絮凝物影响不显著;天然群体感应抑制剂不能显著提高铜绿假单胞菌液体发酵菌浓,但对生物膜的分散具有一定作用;群体感应淬灭酶对铜绿假单胞菌液体发酵浓度无显著影响.【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2015(015)006【总页数】5页(P136-139,153)【关键词】铜绿假单胞菌;生物膜;群体感应;絮凝现象【作者】王雪梅;郭汉卿;熊晓辉;陆利霞;刘洋【作者单位】南京工业大学食品与轻工学院,南京210009;南京工业大学食品与轻工学院,南京210009;南京工业大学食品与轻工学院,南京210009;南京工业大学食品与轻工学院,南京210009;南京工业大学食品与轻工学院,南京210009【正文语种】中文【中图分类】Q815微生物采油技术是将地面分离培养的微生物菌液和营养液注入油层，或单独注入营养液激活油层内微生物，使其在油层内生长繁殖，产生有利于提高采收率的代谢产物，以提高油田采收率的方法［1］。
铜绿假单胞菌是一种油藏中常见的、能以原油为唯一碳源大量合成表面活性剂鼠李糖脂的烃降解菌微生物［2］。
其产生的表面活性剂会降低油水界面张力，减小水驱油毛管力，提高驱替毛管数。
同时生物表面活性剂会改变油藏岩石润湿性，从亲油变成亲水，使吸附在岩石表面上的油膜脱落，油藏残余饱和度降低，从而提高采收率［3］。
该菌已经用于油田现场采油，并取得了一定的效果［4］。
液体发酵技术是现代生物技术之一，具有原料来源广泛、价格低廉，菌体生长快速，能有效降低污染率且易于工厂化生产、无季节性等优点［5］。
利用稻草液体发酵产纤维素酶及酶粉提取的研究
利用稻草液体发酵产纤维素酶及酶粉提取的研究谭宏;刘选明;盛培科;廖胜辉;黄小峰;何迪【摘要】利用摇瓶确定的优化培养基配方和产酶条件,在30 L罐中研究了里氏木霉HC-415菌利用稻草液体发酵产纤维素酶发酵液pH值、纤维素酶活性等随时间变化的动态规律,研究了发酵液纤维素酶的提取及得率等.所得未脱盐冻干纤维素酶粉CMC酶活性平均为355.0 IU/g,FPA平均为44.3 IU/g.相对发酵液得率平均为16.00 g/L.酶粉对发酵液CMC酶活性平均得率为77.16％,FPA酶活性平均得率为58.10％.%This experiment was carried out by Trichoderma reesei HC-415 according to Shake-flask orthogonal tests 1 and 2 and Shake-flask fermentation medium-2 test, which determined the consumption level of straw and bean cake powder in 30 L fermenter. We tracked the variation of pH and DO of fermentation liquor and the activity of cellulase changing over time, studied the extraction of cellulase, and calculated the yield. The average enzymic activity of the lyophilized cellulase of CMC was 355. 0IU/g, and 44. 3 IU/g for FPA. The relative yield of fermentation liquor was 16. 00 g/L. The enzymic activity yield of fermentation liquor for CMC was 77. 16%,and 58. 10% for FPA.【期刊名称】《湖南大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2011(038)009【总页数】4页(P75-78)【关键词】纤维素酶;里氏木霉;液体发酵;提取;稻草【作者】谭宏;刘选明;盛培科;廖胜辉;黄小峰;何迪【作者单位】湖南大学生物学院,湖南长沙410082;湖南大学生物学院,湖南长沙410082;湖南大学生物学院,湖南长沙410082;湖南大学生物学院,湖南长沙410082;湖南大学生物学院,湖南长沙410082;湖南大学生物学院,湖南长沙410082【正文语种】中文【中图分类】Q814.1纤维素酶是降解纤维素生成葡萄糖的一组酶的总称[1－2].纤维素在地球上的有机质中分布最广，含量最丰富.湖南省的纤维素资源十分丰富，每年仅稻草就多达数千万吨.因此，纤维素的开发利用与转化对于解决工农业原料来源、世界能源危机、环境污染等问题具有重要意义.纤维素酶已广泛应用于饲料、医药、食品加工、生物能源、油井开采、细胞生物工程和工业洗涤剂等行业.纤维素酶的工业化生产目前主要有固体发酵法和液体深层发酵法2种[3－4].固体法工艺简单，易污染，难控制.液体深层发酵技术水平先进，难度大，仅有美国、日本等几个国家掌握并用于生产，特点是发酵原料利用率高，生产条件易控制，是当今世界纤维素酶生产的主攻方向.纤维素酶的提取方法有盐析法、有机溶剂沉淀法等[5].盐析法的根据是蛋白质在稀盐溶液中，随盐浓度增高到一定数值时，蛋白质表面电荷被中和，引起蛋白质分子间互相凝聚并从溶液中析出[6].有机溶剂沉淀法是用与水可混溶的有机溶剂，如乙醇等，使蛋白质溶解度降低并析出，但此法易使蛋白质变性，应在低温下进行[7].本研究综合各方面因素拟用盐析法提取纤维素酶.生产纤维素酶的菌种有很多，如细菌、真菌等，唯以真菌所产纤维素酶组份最齐全，且是胞外酶，故是工业生产的首选菌种[8].本课题选用的 HC－415菌株，属真菌中的里氏木霉，可利用稻草分泌高活性的纤维素酶；同时，还可产生许多半纤维素酶、果胶酶、淀粉酶和蛋白酶等.1 材料、仪器与试剂菌种：里氏木霉（Trichodermareesei）HC－415，湖南大学生物学院提供.材料与试剂：稻草粉，豆粕，麸皮，羧甲基纤维素钠，新华1号滤纸等.仪器设备：30L规模发酵罐，旋转式摇床，高速冷冻离心机等.2 培养基斜面种培养基：PDA培养基.一级种培养基（%，w／v）：麸皮2，葡萄糖3，（NH4）2SO40.15，pH 5.5～6.0.二级产酶培养基（%，w／v）：稻草粉5，豆粕粉1，KH2PO41.0，CaCl20.6，聚醚0.6，pH 5.5～6.0.一级种接种量为15%（v／v）.3 实验方法3.1 纤维素酶液体深层发酵法将HC－415菌斜面种的孢子液接入一级种培养基，28～30℃旋转式摇床上培养40h，再接入30L规模罐二级产酶培养基中进行液体深层产酶发酵试验.3.2 酶活性测定方法羧甲基纤维素（CMC）酶活性测定：DNS法.滤纸糖酶（FPA）活性测定：参照 Mandels[9]、蒋传葵[10]DNS法.1mL适当稀释的酶液中加入1 mL 0.05mol／L （pH4.6）缓冲液和1条1cm×6 cm新华1号滤纸.50℃酶解60min，加3mL DNS试剂.沸水浴10min，测还原糖，扣除空白后计算酶活性.酶液酶活性单位规定为：1h水解生成1mg葡萄糖的酶量为1个活性单位（U）.酶粉酶活性使用国际单位（IU）：1min水解生成1μmol葡萄糖的酶量为1个国际单位（IU）.3.3 纤维素酶的提取酶粗提取液的制备：放罐收集的发酵液，离心除去稻草等固型物，上清液即为酶粗提取液，粗酶液应立即进行后续处理，否则，应放入4℃冰箱保存.硫酸铵盐析：在酶粗提取液中缓慢加入20%饱和度硫酸铵[11]，静置2h，4℃离心20min，除去杂蛋白，取上清液缓慢加入80%饱和度硫酸铵，溶解后6 500r／min 4℃离心20min，沉淀用pH 5.0醋酸盐缓冲液溶解，得纤维素酶浓缩液，于4℃冰箱保存.浓缩液透析：向透析袋中加入浓缩液，预留约1／3的空间.在50%甘油的pH4.6的0.1mol／L醋酸－醋酸钠缓冲液中透析4h.纤维素酶粉的制取：将纤维素酶浓缩液放入冷冻干燥机中进行冷冻干燥，冷阱温度为－50℃，真空度14～16Pa，冷冻24h制得纤维素酶粉.4 结果与讨论4.1 30L规模罐中HC－415菌产纤维素酶发酵过程动态变化30L规模发酵罐装液量20L，搅拌速度为200～450r／min，通气量0.25～0.6L／（min·L），发酵温度30±1℃，罐压0.01～0.03MPa，培养144h.消泡剂聚醚添加量为0.6%.发酵过程中，间隔2h测定并记录pH、通气量、温度、搅拌速度、泡沫等的变化；每隔12h取样检测酶活性，结果表明，如图1，24h前CMC酶和FPA酶活性很低，基本处于停滞期.之后酶活性快速增长，CMC酶和FPA酶活性在120h达到高峰，120～132h酶活性处于高峰稳定期，综合各因素，最适发酵周期为132h.4.2 纤维素酶提取时酶的活性及酶活性得率30L规模罐发酵液纤维素酶提取及酶活性得率结果见表1.冻干酶粉CMC酶活性平均为355.0 IU／g，最高为388.3IU／g，FPA平均为44.3IU／g，最高为58.2IU／g.相对发酵液得率平均为16.00 g／L.酶粉对发酵液CMC酶活性平均得率为77.16%，最高为89.14%，FPA酶活性平均得率为58.10%，最高为82.95%.图1 30L规模罐中HC－415菌产纤维素酶液体发酵动态曲线图Fig.1 The graph of cellulase liquid fermentation by HC－415fungus in 30Lfermenter表1 30L规模罐发酵液纤维素酶活性及酶活性得率Tab.1 Cellulase activity and yield from 30Lfermenter broth测定项目第1批次第2批次第3批次平均值粗酶液体积／mL 12 506 11 603 10 235 11 448粗酶液FPA活性／（U·mL－1）13.83 12.57 13.02 13.14粗酶液CMC酶活性／（U·mL－1） 82.20 72.72 74.27 76.40浓缩液体积／mL 1 257 1 008 930 1 065浓缩液FPA活性／（U·mL－1）116.70 108.00 95.76 106.82浓缩液CMC酶活性／（U·mL－1） 804.00758.40 773.80 778.73酶粉质量／g 228.27 217.51 104.16 183.31酶粉FPA活性／（IU·g－1） 58.2 33.9 43.5 44.3酶粉CMC酶活性／（IU·g－1） 371.7 304.9 388.3 355.0酶粉对粗酶液得率／（g·L－1） 19.05 18.75 10.18 16.00酶粉对浓缩液得率／（g·L－1） 189.56 215.78 112.00 172.45酶粉FPA活性对粗酶液得率／% 82.95 54.66 36.70 58.10酶粉CMC酶活性对粗酶液得率／%89.14 84.88 57.46 77.16酶粉FPA活性对浓缩液得率／% 97.80 73.23 54.91 75.31酶粉CMC酶活性对浓缩液得率／% 90.68 93.68 60.70 81.69浓缩液FPA活性对粗酶液得率／% 84.81 74.64 66.80 75.42浓缩液CMC酶活性对粗酶液得率／%98.30 90.60 94.70 94.534.3 透析对纤维素酶活性得率的影响将第3批次的纤维素酶浓缩液进行透析，如表2，透析后体积缩小了35.0%，CMC酶活性得率为96.0%，FPA酶活性得率为95.5%.表明通过透析起到了浓缩的作用，而酶活性损失很少.透析后的浓缩液制得的酶粉活性为：CMC酶634.9IU ／g，FPA84.7IU／g，表明透析还起到了脱盐纯化作用.4.4 HC－415菌所产纤维素酶的最适pH配制pH为3.0～9.0的磷酸氢二钠和柠檬酸缓冲液，将HC－415菌所产纤维素酶液稀释到适当倍数，测定各pH 值的FPA酶活性（图2），表明HC－415菌所产纤维素酶的最适pH值在4.0～5.0之间.表2 透析对纤维素酶活性的影响Tab.2 The effect of dialysis for cellulase activity注：CMC酶活得率为96.0%；FPA酶活得率为95.5%.体积／mL CMC 酶活性／（U·mL－1）FPA酶活性／（U·mL－1）透析前100 773.80 95.76透析后65 1 142.85 140.68图2 不同pH下的HC－415菌FPA酶活性变化趋势Fig.2 FPA variation tendency in different pH buffer solution4.5 HC－415菌所产纤维素酶的最适反应温度将HC－415菌所产纤维素酶液稀释到适当倍数，在30～70℃的水浴锅中测定该菌FPA活性（图3），表明其最适反应温度在50～60℃之间.图3 不同反应温度下的HC－415菌FPA酶活性变化趋势Fig.3 FPA variation tendency in different reaction temperature buffer solution4.6 HC－415菌纤维素酶粉性质比较几种纤维素酶粉有关特性及酶活性测定结果见表3.溶解性方面，HC－415与ONOZUKA R－10酶粉均易容于稀醋酸盐缓冲液，溶液淡黄透明.上海酒精二厂的纤维素酶粉仅溶解一部分，呈棕色混浊状.HC－415与 ONOZUKA R－10酶粉均呈砂色.HC－415菌纤维素酶粉比上海酶粉FPA酶活性高29.9 IU／g.所以，在溶解性、色泽及FPA活性等方面，HC－415菌所产纤维素酶粉已接近或达到国内、国外商品酶酶粉指标.表3 不同纤维素酶粉性质及活性比较Tab.3 Qualities and activity for several different cellulase powders＊指溶于稀醋酸盐缓冲液的能力；＋部分溶解；＋＋＋易溶酶粉名称产地菌种等级溶解性＊ CMC活性／（IU·g－1）FPA／（IU·g－1）纤维素酶上海酒精二厂—纯品＋3 792.6 54.8 HC－415菌纤维素酶湖南大学 HC－415 纯品＋＋＋ 634.9 84.7 ONOZUKAR－10SERVATr.viride纯品＋＋＋ 2 666.7 104.6参考文献[1] WOOD T M.Cellulase of trichoderma koningii[J].Methods in Enzymology，1988，160（24）：221－223.[2] WOOD W A，KELLOGG S T.Cellulose and hemicellulose[M].USA：Academic Press Inc，1988.[3] 谭宏，谢小保，莫勇，等.里氏木霉液体发酵产纤维素酶的研究[J].工业微生物，1996，26（1）：7－11.TAN Hong，XIE Xiao－bao，MO Yong，etal.Production of cellulase using submerged fermentation byTrichodermareeseiHC－415[J].Industrial Microbiology，1996，26（1）：7－11.（In Chinese）[4] 张树政.酶学研究技术（上册）[M].北京：科学出版社，1987.ZHANG Shu－zheng.Enzymology research technology（rudin）[M].Beijing：Science Press，1987.（In Chinese）[5] 曹军卫.微生物工程[M].北京：科学出版社，2002.CAO Jun－wei.Microbiology engineering[M].Beijing：Science Press，2002.（In Chinese）[6] 高培基，曲音波，王祖农.绿色木霉的内切葡聚糖酶在纤维素水解中作用机制的研究[J].自然科学进展，1992，21（3）：253－259.GAO Pei－ji，QU Yin－bo，WANG Zu－nong.The study on cellulose hydrolysis mechanism forTrichodermareeseiendoglucanase[J].Progress in Natural Science，1992，21（3）：253－259.（In Chinese）[7] 崔福绵，刘菡，韩辉.康宁木霉CP88329纤维素酶产生条件的研究[J].微生物学通报，1995，22（2）：72－76.CUI Fu－mian，LIU Han，HAN Hui.Studies on the conditions for cellulase production fromTrichodermakoningiiCP88329[J].Microbiology，1995，22（2）：72－76.（In Chinese）[8] 叶姜瑜.一种纤维素分解菌鉴别培养基[J].微生物学通报，1997，24（4）：251－252.YE Jiang－yu.A new differential medium for cellulose decomposing microorganisms[J].Microbiology，1997，24（4）：251－252.（In Chinese）[9] MANDELS M.Cellulose 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白腐菌液体和固体培养产生木质纤维素降解酶的比较研究
白腐菌液体和固体培养产生木质纤维素降解酶的比较研究谢君;黄乾明;冯蕾;徐宁;杨军【期刊名称】《菌物学报》【年(卷),期】2007(26)2【摘要】侧耳sp2(Pleurotus sp.2)和粗毛栓菌(Trametes gallica)是产木质纤维素降解酶能力强,且产酶较快的菌株.对其在液体培养基、固体培养基中产生木质纤维素降解酶能力和行为进行了比较分析和研究.结果表明,Pleurotus sp.2在低氮高碳高无机盐培养基中的锰过氧化物酶(Manganese peroxidases,MnPs)、木质素过氧化物酶(Lignin peroxidases,LiPs)、漆酶(laccases,Lacs)和半纤维素酶(Hemicellulases,Hcels)的活性最高.当该菌株培养在含有低氮无碳高无机盐液体培养基的麦草粉中时,MnPs和Lacs的活性峰值均出现在10d,而Hcels的活性在40d时达到峰值.Trametes gallica在高氮低碳高无机盐培养基中的Lacs和LiPs 的活性最高,在低氮高碳高无机盐培养基中的MnPs和Hcels的活性最高.当该菌株培养在含有高氮无碳高无机盐和低氮无碳高无机盐液体培养基的麦草粉中时,MnPs 在10d、Lacs和Hcels在40d、LiPs在50d,分别达到峰值.Pleurotus sp.2和Trametes gallica在液体培养基中具有很强的木质纤维素降解酶产生能力且产酶速度较快,在固体培养基中具有很强的降解麦秸生物质能力,但这两株菌在液体和固体培养基中,产木质纤维素降解酶的能力和行为都有较大的差异,相关性小.【总页数】7页(P266-272)【作者】谢君;黄乾明;冯蕾;徐宁;杨军【作者单位】华南农业大学应用生物技术研究室,广州,510642;四川农业大学生命科学与理学院,雅安,625014;华南农业大学应用生物技术研究室,广州,510642;华南农业大学应用生物技术研究室,广州,510642;华南农业大学应用生物技术研究室,广州,510642【正文语种】中文【中图分类】Q939.5【相关文献】1.木质纤维素基质上白腐菌Lentinula edodes与五种霉菌的胞外羟自由基清除能力比较研究 [J], 张晓煜;黄慧艳2.白腐菌在固体培养基下对吲哚和吡啶的降解 [J], 任大军;颜克亮;刘延杰;张晓昱;陆晓华3.侧耳菌与粗毛栓菌在麦草培养基中产生木质纤维素降解酶的研究 [J], 谢君;孙迅;任路;张义正4.白腐菌液体培养产生木质纤维素降解酶的研究 [J], 谢君;任路;李维;孙迅;张义正5.产生木素降解酶的白腐菌的研究进展 [J], 涂宁宇;陈松明因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
液体菌种与固体菌种的对比
6.适应性大规模工厂化生产：液体菌种接种速度快，一小时可以接种2000袋。可直接用于接种栽培种或栽培料，大批量生产菌种或菌袋，为食用菌集约化、标准化生产创造了条件。
（一）液体菌种的优点
1..液体菌种生产周期短：从试管母种到专用母种再到发酵罐生产出液体菌种，15天就可完成。而固体菌种需要70天左右。液体菌种的生长周期是固体菌种的1/5左右。
2.污染率低：液体菌种是在密封容器内进行生产，杂菌没有侵入的机会，加上完备的检测手段，可以保证液体菌种的纯度，在栽培袋内，由于菌种萌发快，杂菌来不及污染菌种就已经布满表面，污染的机会很少，污染率很低。
因此，适宜我国国情的液体菌种设备的出现，必将在食用菌生产领域引发一场新的革命。
（二）液体菌种的缺点
1.一次性投入大：液体菌种生产必须具备一定的无菌操作环境和设备，这些都需要资金。目前，最小的发酵罐也要10000元左右，加上配套设施，资金投入不小。这是制约液体菌种发展的主要因素。
2.技术要求高：要求生产者具备一定的知识和技能，而有些知识很难自学成才。而我国的食用菌生产者的知识水平普遍低下，加上有一些液体菌种设备的生产厂家不是栽培技术不过关就是设备存在问题，不能对菇农进行全方位的培训。这也是制约液体菌种发展的一个因素。
3.成本低：用液体菌种接种一般每袋菌种成本是2-5分钱。固体菌种大约是0.1-0.2元左右。而且生产原种和栽培种需要大量的人力和场地，同样需要大量的资金。
4.生长速度快：液体菌种由于菌龄短、生长旺盛，萌发点多、发菌快，出菇周期短。接种6小时菌种萌发，24小时菌丝布满料面。如大球盖菇固体菌种要二、三个月甚ห้องสมุดไป่ตู้半年才能长满，可是利用液体菌种只要25天就可以长满。而北虫草用固体菌种和液体菌种的出草速度更是无法比了。
氯诺昔康滴丸的制备工艺及质量标准研究
图2 不同发酵时间的产酶量由图2可知,随着发酵时间的增大,纳豆激酶酶活性逐渐增大,48小时,酶活性达到最大,继续发酵,对酶活性无显著影响。
3发酵温度对产酶的影响图3 不同发酵时间的产酶量由图3可知,不同发酵温度下的酶活力各不相同,在30~37 范围内发酵,酶活力最大。
4初始pH对产酶的影响图4 培养基初始不同pH 的产酶量图4为不同培养基初始pH 对酶活力的影响,结果显示,固体发酵产酶的最适pH 值为7 0。
5培养基含水量对产酶的影响图5 不同培养基含水量的产酶量由图5可知,培养基的最适含水量为70%。
固体发酵中,培养基含水量直接关系到氧气的供应和微生物的生长状态,从而影响产酶量。
固体发酵含水量过低,影响营养基质的溶解和传递以及颗粒的润胀等条件,不利于细胞生长。
含水量过高影响透气性,使基质成团,影响氧的传递和发酵热的散失,导致酶活力下降。
结论:纳豆杆菌接种于大豆中发酵,其最佳发酵条件为:发酵时间48小时,发酵温度30~37 ,培养基初始pH 值7 0,培养基的含水量70%。
参考文献[1] 须见洋行,中岛伸佳,田谷直俊.Th e m e thod of determinationofthe thrombolytic enzyme nattokinase [J ].J Brew Soe J ap 1993,88(6):482-486.[2] 李道棠.固态发酵[J].生命科学,1992,(4):15-17.[3] 谢秋玲,郭勇 纳豆激酶液体发酵条件的优化[J].华南理工大学学报(自然科学版),1999,27(5);127-131.[4] 王正刚,丁贵平,蔡正森.纳豆激酶的发酵工艺研究[J ].氨基酸和生物资源,2001,23(2):17-21[5] 段金柱,曹淡君.固体发酵与液体发酵产纤维素酶产率与催化性能的比较[J ].粮食与饲料工业,2003,3:24-26.(收稿日期:2009-10-20)氯诺昔康滴丸的制备工艺及质量标准研究魏 凯1 李 欣2(1黑龙江天宏药业有限公司,黑龙江 哈尔滨 150025;2哈尔滨市食品药品检验检测中心)摘 要 目的:确立氯诺昔康滴丸的最佳成型工艺和研究建立氯诺昔康滴丸的质量标准。
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浓缩胶质量分数为 3 %, 分离胶质量分数为 10 %。 样品蛋白均浓缩至2 .0 mg/ml 。
2 结果与分析 2.1 2 种碳源固体发酵(SSF)与液体发酵曲线比较
从发酵曲线对比(图 1)可见 , 固体发酵时间短 ,
CS
640
6 .906
11 .275
0.615 6
注 :FP(滤纸酶活)
从表 3 可以看到 :液体发酵不仅酶产量低 , 各组
分酶的比例也较固体发酵低 , SDS -聚丙烯酰 胺凝
胶电泳图谱比较分析 , 见示意图 2 , 2 种发酵方式产
生的酶液有 4 条带深浅宽窄上相似 , 液体发酵与固
体发酵共有的另 6 条带颜色浅 , 不明显 , 并且较固体
表 1 2 种发酵工艺最高发酵液酶活及 产率结果
发酵方式
碳源
滤纸酶 FLEA/ U·ml -1 酶产率/ U·g -1
Cl 酶 FLEA/ U·ml -1 酶产率/ U·g -1
Cx 酶 FLEA/ U·ml -1 酶产率/ U·g -1
β-葡萄糖苷酶 FLEA/ U·ml-1 酶产率/ U·g -1
1.2.2 液体发酵培养基及培养方法 见参考文献[ 2] 。
1.3 纤维素酶活力测量 滤纸酶 、Cl 酶 、Cx 酶 、β-葡萄糖苷酶活力用 DNS
法测定还原糖生成量 , 每小时由底物产生1 μmol 葡 萄糖所需的酶量定义为一个酶活单位(U)。 1.4 糖化率测定[ 3, 4]
底物为经粉碎过 20 目筛的风干稻草粉 , 将定量 底物 盛于125 ml 三角瓶中 , 加入50 ml含 有酶液(底 物 :酶活力 =1g/ 20 U)和苯甲酸钠(底物量的 0 .8 %) 的pH 4 .8 柠檬酸 缓冲 液 , 30 ℃保 温 , 酶解 终了 , 过 滤 , 取滤液适当稀释以 DNS 法测还原糖含量 。
固体发酵 RS
98
827
34
6 888
1 245
10 534
79
664
CS
92
742
32
6 024
1 268
10 248
13
99
液体发酵 RS CS
8 .0 8 .7
663 640
2.7
5 379
2.5
4 420
87 98
7 256
5 .3
7 216
5 .3
444 394
注 :发酵液酶活 FLEA(fermentation liquid enzyme activity):系发酵后酶液(固体发酵液为基质∶水 =1∶7 的浸提液)每 毫升在60 min内由底物 释 放的葡萄糖 μmol 数 ;酶产率以每克风干发酵基质所产生的酶活单位即发酵单位表示 :RS(rice straw 稻草粉);CS(com straw 玉米秸粉)。
2 4 粮食与饲料工业 2000 年 第 3 期
固体发酵与液体发酵生产纤维素酶 产率与催化性能比较
辽宁师范大学实验中心(116029) 段金柱 沈 阳农 业 大 学基 础 部(110161) 曹淡君
摘 要 对绿色木霉产纤维素酶固体发酵和液体发酵进行比较研究 , 结果显示 :固体 发酵产率(742 ～ 827 U/ g) 比液体发酵产率(640～ 663 U/ g)高 25 %, 其中 CI 酶提 高 28%, Cx 酶提高 42%,β-葡萄 糖苷酶提 高 49%, 且酶组份 比 例高 于液体发酵 。SDS-聚丙烯酰胺凝 胶电泳图谱明显多出 4、5 条轻带 。 酶解 未经预处理 的稻草糖 化率也明显 高 于液体发酵 , 联系大规模生产进一步阐述了固体 发酵比液体发酵具有投入少 , 成本低 , 省能源等优势 。
关键词 固体发酵 ;液体发酵 ;纤维素酶 中图分类号 TQ 924 The Compare of SSF and LSF with Trichodema Viride for Cellulase Production in Yield and Catalysis Property ABSTRACT With two different carbon sources, solid -state fermentation(SSF)and liquid-state fermentation(LSF)with Trichodema viride for cellulase production were compared .The cellulase yield of 742～ 827 U/ g of substrate in SSF was increased by 25 % compared with the yield of 640～ 663 U/ g of substrate in LSF , in which endo -1, 4 -β -D -glucanase , exo -1, 4 -β -D-glucanase and β -glucosidase were incresed by 28 %, 42% and 49 % respectively .The ratio of enzyme components was also higher in SSF .Four bands were lost on SDS -polyaceglamide electrophoretogram of enzyme produced by LSF .And the saccharification of enzyme by SSF was higher than LSF .In respect to LSF , SSF has advantages of lower cost and higher production . KEYWORDS SSF ;LSF ;cellulase enzyme
1 材料方法 1.1 实验材料
试验菌株为沈阳农业大学辽宁省酶工程中心提 供绿色木霉(Trichodema Viride)SN9706 , 发酵 基质为 粉碎过 20 目筛稻草粉或玉米秸粉 。 1.2 培养基及培养方法 1.2.1 固体培养方法
在饭盒中加入适量稻草粉和麸皮 , 再加入固体 培养液 , 搅拌均匀 , 灭菌 , 冷却后接种 12 %～ 15 %液 体种子 , 28 ～ 30 ℃培养3 d , 浸提 、挤压过滤得酶液 , 适当稀释测纤维素酶活性 。
收稿日期 :1999 -10 -14 段金柱 , 男 , 辽宁师范大学实验中心 , 沈阳
第 3 期 2000 年 段金柱等 :固体发酵与液体发酵生产 纤维素酶产率与催化性能比较 25
可达到酶活最高 。
2.2 2 种发酵方法发酵液酶活及酶产率比较
从表 1 和表 2 可看出 , 同一菌种固体发酵酶产
表 2 2 种发酵工艺发酵液酶活及产 率比较
碳源
滤纸酶
FLEA
酶产率
Cl 酶
FLEA
酶产率
Cx 酶
F LEA
酶产率
β-葡萄糖苷酶
FLEA
酶产率
RS
12 .25
SSF 与 LSF 之比
CS
10 .57
1.247 1.159
12 .59 12 .80
1 .280 1 .362
14.25 12.95
1 .452 1 .420
发酵少 4 、5 条带 , 电泳图谱说明固体发酵产酶比液
体发酵有更多的谱带 。
2.4 糖化率比较
糖化率反映了纤维素酶分解纤维素 , 转化为葡
萄糖及纤维二糖的能力 。 以未经预处理 20 目稻草
图 2 电泳图谱 比较分析
表 4 2 种工艺酶液酶解糖化能力结果
基质浓度 %
发酵工艺
5
SSF
LSF
10
SSF
14 .9 2 .5
1.295 0.251
注 :SSF :固体发酵 ;LSF:液体发酵 。
2.3 2 种发酵工艺酶液的组分酶比例分析 我们分析了同一菌株 2 种发酵工艺最佳发酵时
间的总酶活与组分酶活 , 以组分酶与总酶活发酵单 位相比 , 结果如表 3 所示 。
表 3 2 种发酵工艺酶液组分酶组成
LSF
基质/ 酶活 g·U -1
1∶20 1∶20 1∶20
1∶20
糖化率/ %
24 h 64 38 .2 -
48 h 43 .2 14 .4
-
-
72 h 32 .4 7 .7 11 .3 6 .3
2 6 粮食与饲料工业 2000 年 第 3 期
力 、适合于大规模工业化生产 , 美 、日 、丹麦等发达国 家在这方面过去做得较多 , 后来 , 随着固体发酵生产 线的相继建成投产 , 以及市场竞争对低成本高产出 的迫切需求 , 固体发酵已日益受到注目 。 3.1 固体发酵无论是产量上还是质量上均优于液
体发酵 首先 , 固 体发酵比液体 发酵具有更 高的产率 , D .S .Chahal 通过对文献已报导的 2 种发酵工艺产率 的分析比较 , 发现固体发酵酶产率(250 ～ 430 IU/ g纤 维素)比液体发酵酶产率(160 ～ 250 IU/g纤维素)增 加约 72 %[ 4] 。本文以同一菌株实验表明 ;以滤纸酶 活表示的总酶活酶产率可提高 25 %, 其中 Cl 酶提高 28 %,Cx 酶提高 42 %, β-葡萄糖苷酶提 高 49 %。 是 由于目前国内外应用的产纤维素酶的菌种大多系真 菌 , 真菌习性在静止条件下生产 , 并要求菌丝体紧密 接触纤维素类物质 , 故而在液体搅 拌中生长不良 。 纤维素基质是不溶性的 , 亦不利于液体发酵 。 在液 体搅拌发酵中 , 真菌在发酵罐内只长菌丝体 , 真菌不 同部位分泌的酶的酶组分存在差异 , 故而液体发酵 酶组分没有生长完全的固体发酵酶组分丰富和比例 适当 。 3.2 2 种工艺在大规模生产方面比较 液体发酵的培养周期长 , 至少长达 7 ～ 8 d , 更多 的长达11 d以上[ 6] 。 大规模生产时 , 发酵罐 的搅拌 浆不停地搅拌耗能是相当巨大的 。 而固体发酵则不 需搅拌 , 且培养周期短 , 只培养3 d , 且在不含游离水 的条件下培养 , 水分为 75 %, 液体发酵水分较多(通 常 94 %～ 99 .5 %), 这使得后处理中 , 由于水多 , 分 离提取干燥时要多耗电能和蒸汽 , 需要效率更高的 设备 , 就我国目前设备与发达国家相比 , 尚有相当差 距 , 而如依赖进口 , 费用很高 。 在耗能方面 , 据研究 表明 , 液体发酵比固体发酵在同量基质条件下 , 多耗 电能 8 ～ 10 倍(蒸汽未计)[ 4] 。