苹果渣纤维生物糖化的影响因子及机理研究

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本研究以白腐菌和褐腐菌为预处理菌株,研究了两种菌株对果渣不同组分的降解以及处理过程中各种酶活性的变化,分析不同预处理结果的差异,阐明预处理的机理;再用UA8黑曲霉和里氏木霉为糖化菌株,以预处理后的果渣为底物,研究了不同菌株组合下,还原糖含量以及各种酶活性的变化,分析阐明糖化的效应和机理;最后对果渣糖化进行了单因素试验和正交试验,通过回归分析和响应曲面分析,选出糖化的优化工艺,并对其进行重复分批糖化加以验证,结果如下:(1)白腐菌和褐腐菌作为预处理菌株,对后续糖化起到了促进作用,纤维素酶糖化预处理后的果渣,白腐菌处理过的果渣还原糖产量达200.22g/kg,褐腐菌还原糖达143.699g/kg,分别比对照提高了81.83%,30.5%。并且两种菌还具有直接糖化作用,褐腐菌对果渣的糖化作用起步早,但两种菌在12d以上长期作用后糖化效果几乎相同,与CK相比,15d后,白腐菌还原糖含量增加了100.677g/kg,褐腐菌增加了99.703g/kg。(2)作为预处理菌株,白腐菌先降解木质素和半纤维素,后期快速降解纤维素;褐腐菌始终降解纤维素和半纤维素,几乎不降解木质素。白腐菌的漆酶主要对木质素进行了大量的降解,而褐腐菌的纤维素酶和半纤维素酶则大量降解纤维素和半纤维素。木质素的去除和纤维素结构的改变都会促进后续糖化,但木质素的去除使得后续糖化效果更佳。(3)以UA8黑曲霉和里氏木霉作为糖化菌株,按照菌株不同的组合方式接种于预处理后的果渣,得出糖化量与纤维素酶系有密切的关系,糖化前中期外切β-1,4-葡聚糖酶和内切p-1,4-葡聚糖酶发挥重要作用;糖化后期p-1,4-葡萄糖苷酶发挥作用。(4)以UA8黑曲霉和里氏木霉复合菌为糖化菌株,糖化的适宜条件为:氮源为尿素,尿素比例为1.5%,料液比1:2.5,自然pH值(pH4.9),温度为26℃,接种量里氏木霉:UA8黑曲霉为3:1,山梨醇比例为1%,里氏木霉先接种48h,再接种UA8黑曲霉,共糖化5d。(5)利用Design-Expert软件进行三因素三水平正交设计、回归分析和响应曲面分析,得到较佳工艺参数:山梨醇比例1%,尿素比例1.53%,里氏木霉先接种43.08h再接种UA8黑曲霉。(6)利用筛选的工艺参数进行重复多批糖化试验,得出,重复糖化三批的还原糖产量为335.74g/kg,即其糖化率约为33.57%。
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