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以产纤维素酶菌株里氏木霉TrichodermareeseiRutC-30为出发菌株,经紫外、亚硝基胍(NTG)多次诱变和添加L-山梨糖及自然筛选相结合的方法,筛选得到一株遗传特性稳定的高产突变菌株WX-112,摇瓶发酵液滤纸酶活提高到4.20IU/mL。
研究了里氏木霉WX-112的摇瓶分批发酵条件。在发酵培养基单因素影响试验的研究基础上,首先运用正交旋转组合设计优化了摇瓶发酵培养基的碳源;然后应用快速登高试验法逼近最大产酶区域,最后运用响应面分析试验法确定了4个重要因素的最佳水平,并研究了发酵培养条件。在此优化条件下,摇瓶最终发酵液滤纸酶活力可以达到12~13IU/mL,CMCase酶活480~510IU/mL。比初始条件提高了近三倍。
以分批发酵最优条件为依据,对菌株WX-112进行了补料分批发酵研究。摇瓶补料分批发酵的最佳初始Avicel浓度为2%,在发酵过程第48h,72h进行间歇全组分补料。在此基础上进行了30L发酵罐分批发酵试验和补料分批发酵试验,发现发酵过程中采用分段控制温度和溶解氧的工艺,产酶较不分段控制有明显提高。最后,采用分段控制温度和溶氧及全组分补料工艺,进行30L罐分批发酵,FPA酶活和CMCase酶活可分别达到15.24IU/mL和596.70IU/mL。
采用板框过滤及超滤膜分离工艺,对发酵液进行了提取浓缩。液体酶总收率为73~77%,液体浓缩酶FPA酶活力达到45IU/mL,CMCase1800IU/mL。
对酶的性质作了初步研究。得出了FPA和CMCase酶活最适作用pH值和温度,及稳定pH值和温度范围。测定了多种助剂和不同金属离子对酶活的影响,得到了多种酶活促进剂。
本论文成功地将响应面分析试验法应用于纤维素酶高产菌发酵培养条件的优化,并摸索出30L发酵罐的分段控制温度和溶氧及全组分补料工艺,使发酵液FPA酶活和CMCase酶活分别达到15.24IU/mL和596.70IU/mL,达到国内同类研究的先进水平。