畢赤酵母產(chǎn)木聚糖酶發(fā)酵工藝的優(yōu)化研究.pdf

1、木聚糖酶(Xylanase)[EC3.2.1.8]是指將木聚糖降解成低聚糖和木糖的一組酶的總稱，是木聚糖降解酶系中最關(guān)鍵的酶。木聚糖酶在造紙、食品、飼料、紡織、釀酒、醫(yī)藥、環(huán)境和能源等行業(yè)被廣泛應(yīng)用，是重要的工業(yè)用酶之一。
　　 本文以發(fā)酵代謝調(diào)控理論為指導(dǎo)，以最終實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化為目標(biāo)，重點(diǎn)對巴斯德畢赤酵母(Pichia pastoris)液體發(fā)酵產(chǎn)木聚糖酶過程進(jìn)行研究。對發(fā)酵培養(yǎng)條件、主要工藝參數(shù)、以及它們之間的相互關(guān)系，結(jié)合尾氣

2、檢測系統(tǒng)進(jìn)行研究，對發(fā)酵過程中尾氣相關(guān)參數(shù)的變化與發(fā)酵過程工藝參數(shù)之間的相關(guān)性進(jìn)行研究。為優(yōu)化發(fā)酵工藝策略奠定基礎(chǔ)。主要結(jié)論如下：
　　 一、對產(chǎn)木聚糖酶的畢赤酵母進(jìn)行了5L罐發(fā)酵研究，確定了5L發(fā)酵罐發(fā)酵的最佳種齡為24h，最佳接種量是10％。通過對pH、攪拌轉(zhuǎn)速、溫度、空氣流量進(jìn)行正交設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，得出結(jié)論：pH和溫度是影響產(chǎn)酶的主要影響因子，并結(jié)合實(shí)際情況，得到5L發(fā)酵罐發(fā)酵產(chǎn)木聚糖酶的工藝條件：pH為5.5，溫度為30.0℃

3、，攪拌轉(zhuǎn)速為300r/min，發(fā)酵130h畢赤酵母發(fā)酵產(chǎn)木聚糖酶的酶活為2780IU·mL-1。
　　 二、在50L罐上對畢赤酵母產(chǎn)木聚糖酶的發(fā)酵工藝參數(shù)以及與尾氣測定參數(shù)的相關(guān)性進(jìn)行研究，以此為依據(jù)對發(fā)酵工藝進(jìn)行優(yōu)化和調(diào)控，確定種齡24h，接種量10％，pH為5.5，溫度為30.0℃，空氣流量為10L/min，罐壓0.06MPa，攪拌轉(zhuǎn)速為180r/min，發(fā)酵130h木聚糖酶酶活為2923 IU·mL-1，并使能耗降低到較低

4、水平。
　　 三、綜合不同程度改變攪拌轉(zhuǎn)速后引起的DO，OUR，CER，RQ的變化，經(jīng)過相關(guān)性分析，可以得出如下結(jié)論：當(dāng)DO與OUR(CEK)反向變化時，表明其限制因素為細(xì)胞水平的菌體代謝問題；當(dāng)DO與OUR(CER)同向變化時，表明其限制因素為工程水平的氧傳遞問題，此時溶氧處于臨界氧以下。這一結(jié)論可以客觀地、動態(tài)地把握臨界氧水平及氧平衡的制約因素。
　　 四、糖耗總量與二氧化碳釋放量線性相關(guān)，其線性關(guān)系為Y=0.102

5、+0.15644*X。產(chǎn)木聚糖酶發(fā)酵過程中，對數(shù)生長期，菌體以增殖細(xì)胞為主；穩(wěn)定期，菌體以產(chǎn)生木聚糖酶為主。發(fā)酵的任何時刻，都存在著細(xì)胞增殖、木聚糖酶的產(chǎn)出、細(xì)胞維持，因此糖耗總量對CO2釋放總量的變化率可以表示成：dS/dCO2=-A1(dS/dCO2)+A2(dS/dC02)。A1(dS/dCO2)和A2(dS/dCO2)分別為合成木聚糖酶和用于維持菌體正常代謝時的糖耗量對CO2釋放量的變化率。A1，A2分別為兩種糖耗途徑的百分比。