高温α-淀粉酶发酵废液全回流工艺的初步研究

论文摘要

随着发酵行业的迅猛发展,带来的环境污染问题也愈来愈严重。酶制剂工业是发酵工业的重要组成部分,其发酵规模也是相当庞大的,带来的环境污染问题也备受关注。目前,我国绝大部分生产企业,均采用末端处理的方法防治污染,而末端处理投资大,运行成本高,且基本上不产生效益,因而生产企业积极性不高。如何防治污染,提高生产效率,降低生产成本,增加效益,是每个生产企业面临的严峻问题,清洁生产为这一问题的解决提供了一条有效途径。论文研究了地衣芽孢杆菌的发酵培养基,通过单因素实验确定了最佳碳源为可溶性淀粉,最佳无机氮源为硫酸铵,通过正交设计简单优化了地衣芽孢杆菌的发酵培养基,确定最适培养基为:淀粉2 %,硫酸铵1 %,玉米浆0.5 %,磷酸氢二钾0.6 %,磷酸二氢钾0.3 %。采用所建立的发酵培养基进行地衣芽孢杆菌的发酵,将发酵废液离心去菌体,上清液循环用于地衣芽孢杆菌的发酵。如此闭路循环使用5次,耗糖随着循环次数的增加而降低,消耗淀粉的时间由最初的36 h延长到68 h。其次菌体量也随着循环次数的增加有较为明显的降低,发酵周期也越来越长。整个循环过程证明,地衣芽孢杆菌发酵液离心清液的回用是不可行的。通过对地衣芽孢杆菌发酵废液超滤浓缩处理,废滤液循环用于下一批的发酵,废滤液循环5次,通过对地衣芽孢杆菌的生长情况的考察,废滤液的回用,对菌体的生长没有明显的抑制作用,相反还有一定的促进作用。通过将废滤液稀释到超滤前的体积,再回用于下一批的发酵,同样回用5次,结果与前者相似。研究结果证明废滤液的循环使用基本上是可行的。在原始菌株的研究基础上,为了进一步确定酶的发酵液的超滤废液循环使用的可行性,本文以地衣芽胞杆菌发酵生成的高温α-淀粉酶废液为研究对象,通过考察废液回用发酵过程中的乳糖含量变化、菌体生长、酶的生成等情况,并分析了每批次下的固形物含量,以验证废液回用的可行性。结果显示:乳糖含量和酶活在废滤液回用24批后达到平衡,固形物含量在第3批也基本达到动态平衡;废液经过9次循环发酵,酶活始终比第0批次（129.8 U/mL）要高,并保持在150 U/mL以上。可见,耐高温α-淀粉酶废液全回用效果理想,为发酵法酶制剂的清洁生产提供了一条新的工艺路线。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 清洁生产总述
• 1.1.1 清洁生产的含义
• 1.1.2 清洁生产的主要目标
• 1.1.3 发展清洁生产的意义
• 1.2 酶制剂工业概述
• 1.2.1 酶的生产及提取工艺
• 1.2.2 酶在清洁生产中的应用
• 1.2.3 酶法处理对清洁生产的重要意义
• 1.3 酶制剂工业废液的综合利用现状
• 1.3.1 酶制剂工业废水处理的处理现状
• 1.3.2 酶制剂废液的回收利用现状
• 1.4 立题意义
• 1.5 本论文研究的主要内容
• 第二章 地衣芽孢杆菌培养基的建立
• 2.1 材料
• 2.1.1 菌种
• 2.1.2 培养基
• 2.1.3 药品和试剂
• 2.1.4 主要仪器
• 2.2 实验方法
• 2.2.1 种子液的制备
• 2.2.2 接种与培养
• 2.2.3 分析方法
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 单因子实验确定最佳碳氮源
• 2.3.2 几种特别碳源氮源组合下的菌体生长情况
• 2.3.3 培养基的优化
• 2.3.4 验证试验
• 2.3.5 微量元素对地衣芽孢杆菌的影响
• 2.4 本章小结
• 第三章 地衣芽孢杆菌发酵废液全回流工艺
• 3.1 材料
• 3.1.1 菌种
• 3.1.2 培养基
• 3.1.3 主要药品与试剂
• 3.1.4 主要仪器
• 3.2 实验方法
• 3.2.1 种子液的制备
• 3.2.2 接种与培养
• 3.2.3 废液的回用流程
• 3.2.4 分析方法
• 3.3 结果与分析
• 3.3.1 离心清液全回流工艺
• 3.3.1.1 各批次耗完淀粉的时间
• 3.3.1.2 各批次下菌株的生长曲线
• 3.3.1.3 各批次中菌体对数生长期比生长速率
• 3.3.2 超滤废液全回流工艺
• 3.3.2.1 各批次耗完淀粉所用时间
• 3.3.2.2 超滤废液循环过程曲线
• 3.3.2.3 超滤废液循环过程各批次菌体比生长速率
• 3.3.3 超滤废液稀释液全回流工艺
• 3.3.3.1 各批次耗完淀粉所用时间
• 3.3.3.2 超滤废液稀释液循环发酵过程曲线
• 3.3.3.3 各批发酵发酵对数期比生长速率
• 3.4 本章小结
• 第四章 高温Α-淀粉酶清洁生产工艺的初步研究
• 4.1 材料
• 4.1.1 菌株
• 4.1.2 培养基组成
• 4.1.3 药品和试剂
• 4.1.4 主要仪器
• 4.2 方法
• 4.2.1 种子液的制备
• 4.2.2 接种与培养
• 4.2.3 工艺流程图
• 4.2.4 分析方法
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 各批次乳糖的含量变化
• 4.3.2 各批次酶活
• 4.3.3 各批次固形物含量的变化
• 4.3.4 废液回用典型批次发酵过程曲线
• 4.4 本章小结
• 结论与展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录：作者在攻读硕士学位期间发表的论文