混菌固態(tài)發(fā)酵玉米秸稈產(chǎn)單細(xì)胞蛋白飼料的研究.pdf

1、農(nóng)作物秸稈是世界公認(rèn)的最大可再生資源，而玉米秸稈作為最常見的農(nóng)作物秸稈，在我國的儲量相當(dāng)豐富。但由于種種原因，玉米秸稈資源沒有被有效利用，大部分被廢棄焚燒，這不僅浪費(fèi)資源，也帶來了環(huán)境問題。利用微生物將其轉(zhuǎn)化為單細(xì)胞蛋白，可以在提高玉米秸稈資源利用效率的同時(shí)，有效地緩解由焚燒秸稈帶來的環(huán)境污染問題。本文主要對利用玉米秸稈生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白過程中的菌種選育、材料預(yù)處理和發(fā)酵條件優(yōu)化等方面進(jìn)行了研究。
　　為獲得適宜降解玉米秸稈的纖維素酶

2、高產(chǎn)菌株，對米曲霉、黑曲霉、綠色木霉和炭黑曲霉四株纖維素酶產(chǎn)生菌的產(chǎn)酶能力進(jìn)行比較，確定以黑曲霉作為發(fā)酵玉米秸稈的生產(chǎn)菌株。經(jīng)過單因素實(shí)驗(yàn)對黑曲霉在玉米秸稈上產(chǎn)纖維素酶時(shí)麩皮、氮源、接種量和吐溫-80含量進(jìn)行了優(yōu)化。在此基礎(chǔ)上利用正交實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步優(yōu)化了黑曲霉產(chǎn)酶過程中的料水比、初始pH值和發(fā)酵時(shí)間。最終，確定了黑曲霉在玉米秸稈基質(zhì)上產(chǎn)酶的條件:玉米秸稈16g，麩皮4g，以5％硝酸銨為氮源，添加0.2％的吐溫-80，黑曲霉孢子接種量10％

3、，料水比1∶2.5，溫度30℃，初始pH6，發(fā)酵時(shí)間72h。
　　為進(jìn)一步提高黑曲霉的產(chǎn)酶能力，獲得高效產(chǎn)酶降解纖維素的菌株，對黑曲霉進(jìn)行了紫外誘變-亞硝基胍復(fù)合誘變。在剛果紅-羧甲基纖維素鈉培養(yǎng)基上，獲得4株明顯的正變株，經(jīng)固態(tài)發(fā)酵復(fù)篩，選出產(chǎn)酶最高株U2，以此菌株作為出發(fā)菌株，再用亞硝基胍進(jìn)行誘變，獲得3株正變菌株，再經(jīng)固態(tài)發(fā)酵復(fù)篩。最后，獲得正變菌株N2，其濾紙酶活力達(dá)32.14U，較出發(fā)菌株提高36.53％，且遺傳較為穩(wěn)定

4、。
　　通過單因素試驗(yàn)，得到硫酸預(yù)處理玉米秸稈的濃度以1％為宜，氫氧化鈉以0.2mol/L為宜，黃孢原毛平革菌預(yù)處理5天即可提高玉米秸稈的酶解效率。在此基礎(chǔ)上比較了三種玉米秸稈預(yù)處理方式。結(jié)果表明，氫氧化鈉預(yù)處理效果最顯著，其次是生物預(yù)處理，再是硫酸預(yù)處理，三者均能提高玉米秸稈的酶解效率，并且這種提高與預(yù)處理后的秸稈與纖維素酶的吸附接觸能力提高密切相關(guān)。從質(zhì)量損失來看，生物預(yù)處理對預(yù)處理的損耗最少。為提高生物預(yù)處理中的專一性，避免

5、纖維素被大量降解，利用中心組合試驗(yàn)對處理?xiàng)l件進(jìn)行了優(yōu)化。擬合得到預(yù)處理秸稈酶解率回歸方程為:Y=-625.1075+101A+58.92B+17.46C+18.757D+19.2AB-0.18AC+1.575AD+0.32BC-1.95BD-0.785CD-11.62A2-18.52B2-0.10788C2-0.18125D2。通過響應(yīng)面分析，得到優(yōu)化的發(fā)酵條件為:pH值5.48、無機(jī)鹽液中含硫酸錳0.54g/L、發(fā)酵溫度36.25，裝

6、填量9.86g。
　　通過比較不同預(yù)處理的玉米秸稈發(fā)酵生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白，認(rèn)為生物預(yù)處理可以更好的保留玉米秸稈中的蛋白質(zhì)。通過正交實(shí)驗(yàn)優(yōu)化，得出黃孢原毛平革菌預(yù)處理玉米秸稈發(fā)酵產(chǎn)單細(xì)胞蛋白的最優(yōu)條件為:固液比1∶2.5，黃孢原毛平革菌預(yù)處理4天，初始pH6，黑曲霉接種24h后接種產(chǎn)朊假絲酵母，發(fā)酵96h，裝填量12g。玉米秸稈經(jīng)發(fā)酵后粗蛋白含量達(dá)到30.93％，真蛋白提高到16.26％，酸水解后的總氨基酸達(dá)12.1％，三者分別提高了7