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纤维素酶不是一种单一的生物酶,而是一个复合酶系,由多种酶组成。它在将纤维素原料水解成葡萄糖分子的过程中发挥着至关重要的作用。本文将在海洋黑曲霉产纤维素酶的液态发酵和固态发酵研究的基础上,重点研究生料固态发酵海洋黑曲霉产纤维素酶的过程,探索生料发酵的条件,并通过响应面法分析对培养条件进行了优化,之后还对该发酵方法进行了初步的放大试验,验证其可行性;最后对得到的纤维素酶进行固定化研究,研究内容以及取得的研究结果如下:(1)对海洋黑曲霉生料固态发酵的培养条件进行了探索,得到了海洋黑曲霉生料发酵的基础培养基:麸皮为碳源,NH4C1为氮源,KH2PO4为磷源。对培养条件进行单因素分析和响应面分析,得到了生料固态发酵产纤维素酶的最佳培养条件:麸皮20 g,玉米秸秆粉 5 g、稻草粉 5 g,NH4Cl 0.8 g/L、FeSO4 0.01 g/L、KH2PO4 0.3 g/L,葡萄糖 9.16 g/L,含盐度10%,种子液接种量34.89%、初始pH5.0,将培养基在30℃的恒温培养箱中培养5天。经过优化后发酵产物的滤纸酶活达到了 12.29 U/g。(2)将优化得到的培养条件应用于海洋黑曲霉生料固态发酵的放大试验研究中,单个浅盘的固态生料量是小试的30倍。首先,利用响应面优化得到生料培养基配方和培养条件,进行了初步的条件摸索,发现在规模放大后,其发酵周期略有延长,在发酵第7天酶活才达到最高,所得最高酶活为9.05 U/g。之后对发酵温度、空气湿度、翻料方式、堆料厚度等因素进行单因素分析,发现通过多次翻料搅拌,提高前期发酵温度至35℃,减少堆料厚度至4cm,将空气湿度固定在65%,可以有效抑制杂菌污染,提高了黑曲霉生料固态发酵的产纤维素酶的酶活。(3)研究了纤维素酶的固定化方法,选取海藻酸钠、壳聚糖、琼脂糖为载体,制备了固定化纤维素酶,对三种固定化酶的羧甲基纤维素酶酶活(CMC)进行了比较,发现CMC酶活最高的是海藻酸钠固定化酶。之后对固定化酶制备过程中的多个因素进行分析,得到海藻酸钠固定纤维素酶的最优条件是,在pH为5的粗酶液中加入40 mg/mL的海藻酸钠,交联剂戊二醛浓度为0.3%,固定化时间为8 h。上述这些工作,尤其是生料的应用,为简化海洋黑曲霉发酵生产纤维素酶生产工艺、提高纤维素酶酶活,提供了又一条有效途径,也为工程化生产纤维素酶提供了重要的数据和方法。