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高产纤维素酶菌株哈茨木霉EUB11纤维素酶的发酵条件优化及棕榈空果串纤维的酶解糖化发酵

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本文对高产纤维素酶的哈茨木霉菌株（Trichoderma harzianunm）EUB11的发酵产酶工艺优化、棕榈空果串纤维预处理及其酶解糖化发酵工艺进行了研究。哈茨木霉菌株EUB11是基因突变株，其原始菌株是由自然界中筛选得到的，具有较为完整的纤维素酶分泌系统。在木质纤维素生产酒精的过程中，首先是纤维素酶的生产，其次是木质纤维素材料预处理及酒精的发酵，而在目前所面临的问题是纤维素的成本高，木质纤维素水解不彻底，因此降低纤维素酶的生产成本、提高酶活及木质素的去除等是研究的重点。本实验所采用的木质纤维素材料为棕榈空果串纤维，主要产自东南亚各国。　　本实验对哈茨木霉菌株EUB11的发酵产酶种子生长时间、诱导物和发酵产酶培养基进行了优化，结果表明：生长3天的种子为最适种子，纤维素（Solka Floc）是最好的产酶诱导物，纤维素的最佳用量为50g/L，最佳的两种氮源为(NH4)2SO4和Urea, (NH4)2SO4/Urea的最佳比例为3∶2，最佳的 C/N比例为8∶1，麦麸的最佳用量为40g/L，无机盐NaH2PO4的最佳用量为13g/L。发酵产酶培养基优化前后，其滤纸酶活是原来的1.65倍，CMC酶活是原来的1.60倍，木糖苷酶酶活是原来的2.43倍，β-葡萄糖苷酶酶活是原来的2.12倍，β-木糖苷酶酶活是原来的2.52倍，发酵产酶周期由原来的8天缩短的6天，说明优化后的发酵产酶培养基更适合EUB11生产纤维素酶。对EUB11发酵产酶分批补料进行了初步研究，结果表明：高浓度补料不利用纤维素酶的生产，低浓度补料纤维酶活与对照组差别不大，说明分批补料对EUB11发酵产酶影响并不大。对棕榈空果串纤维的预处理进行了初步研究，本实验结果表明: 用4%NaOH 在121℃处理棕榈空果串纤维1h，再用1%H2O2在50℃处理12h，对预处理后的棕榈空果串纤维成分进行分析发现其纤维素含量可达到53.86%，半纤维素的含量可达到23.62%，，显著高于KOH，Ca(OH)2处理组及未处理组的棕榈空果串纤维。EUB11利用预处理过后棕榈空果串纤维作为底物代替纤维素生产纤维素酶，所得粗酶液的滤纸酶活8.1IU/mL，75.56 FPase/g底物，蛋白质浓度为7.9mg/mL，比酶活为1.02mg/mL。由EUB11菌株以棕榈空果串纤维为发酵底物所生产的粗酶液对棕榈空果串纤维进行了水解，同时以商业纤维素酶（C1.5 L）及商业纤维素酶（C1.5 L）和β-葡萄糖苷酶（N188）的混合商业酶为对照，在反应进行96h时，葡萄糖的浓度分别为34.0 g/L （EUB11），29.5g/L（C1.5L）， 38.1 g/L（C1.5L+N188），木糖浓度分别为18.1g/L （EUB11），15.1 g/L（C1.5L），18.2 g/L（C1.5L+N188），在不添加任何酶的情况下，来自EUB11的粗酶液的水解效果要好与商业纤维素酶（C1.5L），而且在木糖产量方面，来自EUB11的粗酶液的水解效果和商业混合纤维素酶（C1.5L+N188）一样好。本实验还对了不同固液比对棕榈空果串纤维酶水解的影响进行研究，结果发现葡萄糖和木糖的产量随着固液比的增加而增加，但是纤维素和半纤维素的转化率并没有随着固液比的增加而增加，而当固液比为10%时，纤维素和半纤维素的转化效率最高。最后，本实验对酶水解所产生的还原糖的可发酵性进行了测试，利用上述棕榈空果串纤维酶水解液进行了酒精发酵，并以培养基发酵进行了对照，利用本实验室酵母菌株进行了发酵测试，结果发现在发酵进行24h时，酶水解液中的葡萄糖和木糖也被消耗完全，发酵结束共生产26.5 g/L乙醇，而对照组得到了几乎一样的乙醇产量为26.4g/L。

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