纺织清洁生产用过氧化氢酶的工业化生产条件优化

【摘要】： 过氧化氢酶(Catalase,简称CAT),存在于所有好氧微生物和动、植物细胞内,催化H_2O_2分解为H_2O和O_2,在食品消毒、临床分析、医学诊断以及纺织、造纸、制浆等工业得到越来越广泛的应用。随着人们环保意识的加强,过氧化氢酶开始用于织物漂白工艺中替代水洗和化学试剂还原法去除H_2O_2,是一种绿色,清洁、高效的生物催化剂。但是,大多数商品CAT不能耐受漂白浴液的苛刻条件,因此需要开发在高温(60℃)和碱性(pH9)条件下稳定的酶,而嗜热子囊菌Thermoascus aurantiacus WSH 03-01BC所产的CAT与目前市场上的商品酶相比,其耐热,耐碱性能更能满足纺织漂染工艺的要求。 本论文以一株嗜热子囊菌Thermoascus aurantiacus WSH 03-01BC为出发菌株,研究了发酵工艺改进和环境因素对菌体合成CAT的影响,并针对细胞内存在的葡萄糖分解代谢物阻遏现象,联系其与乙醇代谢的关系,找到了添加乙醇(75%)促进CAT合成有利的规律。此外还对该菌株所产CAT粗酶的简单性能,应用进行了研究,并且对活性氧影响细胞生长以及产酶的机理进行了初探。主要研究内容如下: 1.由于T. aurantiacus WSH 03-01BC子囊菌在发酵产酶的不同阶段对溶氧的要求不同的,分阶段控制溶氧水平有利于提高细胞生长和合成CAT水平。发酵0~48h控制DO浓度为80%(体积分数),菌体的生长量DCW达到最大值10.53g/L,比对照(10.09g/L)提高了4.4%;在发酵48h～72h控制DO水平为50%(v/v),菌体合成过氧化氢酶达到最大值2837U/ml,比对照(1887U/ml)提高了50.34%。 2. T. aurantiacus WSH 03-01BC子囊菌是一种专性嗜热菌,实验表明它的最适生长温度和最适产酶温度不一致。分阶段控制发酵温度策略使得菌体的生长充分的前提下进一步促进菌体大量的合成过氧化氢酶。发酵0h～36h控制发酵温度为46℃,在36h～72h将温度恒定在49℃,生长量达到10.79g/L,最大酶活达到了2875U/mL,单位细胞产酶能力达到278.86U/mg,与单一控制发酵温度为46℃时的最大的酶活相比,分别提高了28.9%和29.9%。 3.适量添加乙醇(75%)可以促进菌体合成过氧化氢酶,当添加总量超过2.4%时,细胞的生长及产酶则受到较大的抑制。在发酵36~48h,恒速流加乙醇比一次性添加等量的乙醇更有效地促进菌体的产酶。在菌体生长的稳定期前期恒速流加1.6%乙醇以及混合添加0.4%的H_2O_2,过氧化氢酶的产量比对照提高50.1%。 4.在前期研究的基础上,将实验结果放大到1 m3和5 m3罐的中试规模时,1 m3和5 m3罐的酶活和生产强度分别达到2224 U/mL;9267U/ L·h和2300U/mL;13938U/ L·h,分别接近和高于7 L罐水平,表明所采用的放大方法并由此确定的通气量和搅拌转速是合理的,并且实际试生产结果表明利用T. aurantiacus WSH 03-01 BC进行工业化产CAT是完全可行的。 5. T. aurantiacus WSH 03-01BC所产CAT粗酶液的特性研究表明,此酶的热稳定性较高,温度适用范围是60℃~80℃,pH的适用范围为9～11,其耐受高温和强碱性环境的特性在纺织行业中将有广阔的应用前景。 6.提高环境中的溶氧浓度能够促进T. aurantiacus WSH 03-01BC生长,但细胞对高氧浓度引起的O_2-胁迫应激水平并不高,表现为提高溶氧浓度(50%-80%)时CAT酶活没有明显地提高。而在甲萘醌(流加速度3μM·h-1)存在的情况下,提高溶氧浓度使得细胞对O_2-胁迫应激水平提高了,表现为当溶氧浓度提高到50%时,SOD和CAT酶活分别达到12.11U/mg和3200U/mL,与25%水平相比,分别提高了18.6%和17.3%;当DO继续提高到80%时,最大SOD酶活高达12U/mg,但是最高CAT酶活(2889U/ml)与50%水平相比却降低了10.8%。对比细胞生长的情况,这可能是由于细胞受到过高的氧化损伤造成的。 【关键词】：过氧化氢酶 溶氧阶段控制 混合添加 乙醇 工业化生产 活性氧胁迫
【学位授予单位】：江南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：TS190
【目录】：

• 中文摘要3-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-14
• 1.1 研究背景9-11
• 1.1.1 过氧化氢酶概述9
• 1.1.2 过氧化氢酶的应用领域9-10
• 1.1.3 国内外研究概况简介10-11
• 1.2 立题依据11-13
• 1.2.1 过氧化氢酶在纺织染整工艺中的应用11-12
• 1.2.2 不同来源的过氧化氢酶的性质对比12-13
• 1.2.3 菌株的选择13
• 1.3 研究内容13-14
• 第二章 T. aurantiacusWSH03-01BC 合成过氧化氢酶的关键因素研究14-27
• 2.1 引言14
• 2.2 材料与方法14-15
• 2.2.1 菌种14
• 2.2.2 培养基14
• 2.2.3 培养方法14
• 2.2.4 分析方法14-15
• 2.3 结果与讨论15-25
• 2.3.1 发酵过程中pH 变化对菌体产CAT 的影响15-16
• 2.3.2 发酵过程中分阶段控制溶氧水平对菌体生长以及产酶的影响16-20
• 2.3.3 发酵过程中分阶段控制温度对菌体生长及产酶的影响20-22
• 2.3.4 表面活性剂对菌体生长及产酶的影响22-25
• 2.4 本章小结25-27
• 第三章 乙醇与过氧化氢添加对 T. aurantiacus WSH 03-01BC 合成 CAT 的作用研究27-34
• 3.1 引言27
• 3.2 材料与方法27-28
• 3.2.1 菌种27
• 3.2.2 培养基27
• 3.2.3 培养方法27-28
• 3.2.4 分析方法28
• 3.3 结果与讨论28-33
• 3.3.1 乙醇添加量对过氧化氢酶合成的影响28-29
• 3.3.2 乙醇添加时间对过氧化氢酶合成的影响29
• 3.3.3 乙醇添加方式对过氧化氢酶合成影响的比较29-31
• 3.3.4 H_2O_2添加浓度对过氧化氢酶合成的影响31
• 3.3.5 乙醇和H_2O_2 混合添加对过氧化氢酶合成的影响31-33
• 3.4 本章小结33-34
• 第四章 T. aurantiacus 产过氧化氢酶的放大生产试验及应用研究34-44
• 4.1 引言34
• 4.2 材料与方法34-36
• 4.2.1 菌种34
• 4.2.2 培养基34
• 4.2.3 培养方法34
• 4.2.4 分析方法34-36
• 4.3 结果与讨论36-42
• 4.3.1 转速对菌体生长及合成CAT 的影响36-37
• 4.3.2 发酵过程的放大37-38
• 4.3.3 工业化规模发酵罐的放大研究38-39
• 4.3.4 粗酶的初步性能评价及应用39-42
• 4.4 本章小结42-44
• 第五章 活性氧O_2~－胁迫下T. aurantiacus WSH03-01 应激反应的研究44-51
• 5.1 引言44
• 5.2 材料与方法44-45
• 5.2.1 菌种44
• 5.2.2 培养基44
• 5.2.3 培养方法44-45
• 5.2.4 分析方法45
• 5.3 结果与讨论45-50
• 5.3.1 添加金属离子产生的活性氧对菌体产酶的影响45-47
• 5.3.2 不同溶氧水平下添加甲萘醌对菌体的影响47-49
• 5.3.3 黄嘌呤和黄嘌呤氧化酶系统产生的外源O_2~-对菌体合成SOD 和CAT 的影响49-50
• 5.4 本章小结50-51
• 第六章 结论51-53
• 参考文献53-56
• 攻读硕士学位期间取得的学术成果56-57
• 致谢57

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

蒜苗过氧化氢酶的分离纯化和性质及功能基团研究    胡瑞斌

添加表面活性剂对α-熊果苷发酵的影响    韦祎;张淑荣;刘春巧;张鹏;

添加甲萘醌促进嗜热子囊菌合成过氧化氢酶    王明星,李寅,方芳,华兆哲,陈坚

过氧化氢酶发酵性能的研究    陆挺,汪成富,戴英,陈军,张高川

一株嗜热子囊菌产生的碱性耐热过氧化氢酶及其应用潜力    方芳,李寅,堵国成,张娟,陈坚

氧化应激与原核基因表达的调控    陈瑗，周玫

耐热过氧化氢酶产生菌的筛选和发酵条件的研究    周一;严自正;卢运玉;张树政;

纺织用碱性耐热过氧化氢酶的微生物法生产及保存稳定性的研究    王明星

生物转化生产熊果苷的研究进展    周防震;郭勇;

过氧化氢酶优良基因菌株的筛选及其酶学性质研究    刘冬;季石美;汪成富;

不同环境因素对不同细菌过氧化氢酶产生的影响    梁盛年;李充壁;

不同反应体系中(S)-1-(4-甲氧基)-苯基乙醇的不对称生物合成    汪薇;宗敏华;娄文勇;

Characterization and Photocatalytic Efficiency of TiO_2 /Ti Beads Fabricated by Simple Heat-Treatment    Altangerel Amarjargal;Leonard D.Tijing;Mi-Hwa Yu;Chae-Hwa Kim;Chan-Hee Park;Dong-Won Kim;Cheol-Sang Kim;

亚硒酸钠对HL-60细胞生长、分化和环核苷酸水平的影响    高永琳,魏一生,林德馨,金静君,叶庆林

表面活性剂作为糖蜜发酵谷氨酸促发剂的研究    许美玲;卫云路;鲁伟健;黄小苑;郑成;

新生儿窒息复苏的新观点——空气复苏    杜志方,刘芳

过氧化氢酶发酵生产条件优化及在染整清洁生产中的应用研究    曹翔宇;华兆哲;燕国梁;堵国成;陈坚;

过氧化氢酶高产菌株EIM-70的鉴定及产酶培养基的优化    杨鹤;蔡少丽;李力;张爱平;黄建忠;

纺织清洁生产用过氧化氢酶发酵生产条件及酶学性质    冷晒祥;华兆哲;堵国成;陈坚;

从缺血再灌大鼠皮层线粒体能量代谢异常探讨急性脑梗死络损机制    刘超;张允岭;陶冶;张锦;郑宏;王新祥;刘雪梅;闫妍;

过氧化氢酶控制剂在废纸浆漂白中的应用    冯好伟;周景蓬;席文艳;李红艳;

Acetobacter sp. CCTCC M209061细胞催化潜手性酮不对称还原反应的研究    肖仔君

血管性认知障碍大鼠脑突触小体的差异蛋白质组学研究    张海宁

肝癌癌蛋白p28~（GANK）增强细胞氧化应激耐受的作用与机制研究    杨广珍

Allicin协同两性霉素B抗白念珠菌机制研究    安毛毛

PJ-34对心肌缺血再灌注损伤的保护作用及其抗氧化应激损伤的机制研究    张昱

Serratia marcescens SYBC 08的筛选、鉴定及其发酵产过氧化氢酶的研究    曾化伟

miR-423-5p调控过氧化氢诱导下人黑素细胞氧化损伤的机制研究    张莹

C_(60)衍生物的超分子组装及其生物活性的研究    王昊宇

    Samar Abd Elaziz Omar

氧化应激中磷脂酶C-γ1信号通路促进细胞存活及其分子机制    白晓春

人工老化对大豆种子线粒体结构功能和抗氧化系统的影响    田茜

花椰菜Fe-SOD、CAT、Tub基因和青花菜Tub基因cDNA的克隆及分析    李蓉

盐胁迫对经济蓝藻钝顶螺旋藻光合作用的影响及其机制研究    李金梅

粘质沙雷氏菌产过氧化氢酶的研究    李婷婷

PCF经ROS/UCP2/cytoC信号通路对UVA诱导的HaCaT细胞凋亡的调控    孙霞

褶纹冠蚌过氧化氢酶基因克隆、原核表达及酶活性分析    杨细兰

一种嗜热嗜碱过氧化氢酶的生产、分离纯化及固定化研究    柯尊柱

柠檬酸对粘质沙雷氏菌产过氧化氢酶的影响及其机理    贺仁艳

褪黑激素及耐力训练对小鼠部分生化指标与肝细胞超微结构的影响    张全江

谷氨酰胺和耐力训练对大鼠抗氧化水平及免疫功能影响的实验研究    战旗

大鼠肝脏过氧化氢酶的分离纯化及性质    周娜磊;李玥;高媛;陈永春;姚敏;

过氧化氢酶荧光分析法及其在海洋水生生物酶活力测定中的应用    毛玉霞,郑洪,郭祥群,陈荣,郑微云

锰过氧化氢酶及其模拟物的研究进展    王志华;沈良;

锰过氧化氢酶及其模型物研究进展    张闻,罗勤慧

脂质过氧化引起的DNA损伤研究进展    刘晓麒，曹恩华

微生物过氧化氢酶的发酵生产及其在纺织工业的应用    张东旭;堵国成;陈坚;

乙酰咪唑修饰对高密度脂蛋白结合人肝癌SMMC－7721细胞的影响    吴满平，陈佩芳，卜书红，戎大梅，张燕，梅美珍

细菌过氧化氢酶钼酸铵间接测定法    杜忠斌

贻贝过氧化氢酶的纯化及部分性质    林少琴,兰瑞芳,余萍,程蔚

猪血中过氧化氢酶提取及其性质研究    田荟琳;张坤生;

过氧化氢酶对肠上皮细胞的保护机制的研究    王群英

嗜麦芽黄单胞菌催化生产α-熊果苷的菌种选育    刘春巧;张淑荣;张鹏;

熊果苷的进展    李安良,杨淑琴,郭秀茹,曾海艳,王薇薇

黄单胞菌生物催化合成α-熊果苷    刘春巧;张淑荣;张鹏;

稳定剂对糖化酶溶液的保护作用    张贺迎,武金霞,张瑞英,宋春凤

超氧化物歧化酶邻苯三酚测活法的研究及改进    许申鸿,杭瑚,李运平

过氧化氢酶发酵性能的研究    陆挺,汪成富,戴英,陈军,张高川

一株嗜热子囊菌产生的碱性耐热过氧化氢酶及其应用潜力    方芳,李寅,堵国成,张娟,陈坚

热稳定性过氧化氢酶工程菌株发酵条件的研究    王凡强,王正祥,邵蔚蓝,刘吉泉,徐成勇,诸葛健

表面活性剂对出芽短梗霉多糖生产影响的研究    常天俊;潘文维;胡道伟;杨英;

表面活性剂对嗜热脂肪芽孢杆菌产高温蛋白酶的影响    刘军,陈向东,戴玄,唐兵,彭珍荣

猪肝产过氧化氢酶后之废渣酶法生产复合氨基酸工艺研究    吴保承;汤鲁宏;张栋;杨春霞;刘磊;方鑫;

过氧化氢酶催化分解反应    陆嘉星,刘静霞,陈龙武

过氧化氢对SOS显色反应的诱导——一种吸烟致癌机制的探讨    周仁清;

Cat-Collagen薄膜电极的直接电化学    李敏;陈志敏;辛先荣;

固定化过氧化氢酶的制备及其抗氧化作用    陈军;陆新;华兆哲;陈坚;马晓龙;杨占平;曹建华;

苹果过氧化氢酶的纯化及性质研究    邓向军;余筱洁;

国内外液相过氧化氢的测定方法及其进展    许淑芬;郑展望;徐甦;

铅对牙鲆过氧化氢酶活力的影响    王凡;赵元凤;吕景才;刘长发;

生物酶对废纸浆过氧化氢漂白的影响    覃程荣;杨丽;陈元;李春燕;

琼脂糖固定化过氧化氢酶的电化学性能研究    李业梅;陈伟;

一种钙依赖型蛋白激酶通过调控过氧化氢水解及气孔运动而影响拟南芥对干旱胁迫的响应    Disna Ratnaseketra;邹俊杰;张文正;宋莲芬;武维华;

拟南芥幼苗与大丽轮枝菌毒素互作反应中过氧化氢酶基因表达的半定量RT-PCR分析    李双石;姚琳琳;李颖章;

霸螨灵对土壤呼吸作用和过氧化氢酶活性的影响    徐珍;郭正元;黄帆;欧阳彬;唐美珍;

波尔多液对土壤过氧化氢酶活性与构象的影响    傅丽君;钟开新;

鸭梨果心褐变与过氧化作用的关系    关军锋;

腐败假单胞菌的超微结构与酶细胞化学反应的电镜观察    陈文列;钟秀容;梁平;

血管过氧化物酶和过氧化氢酶在心脏氧化应激中的作用    肖涤;张一帅;李元建;彭军;

孔雀石绿胁迫下鲫肝脏和肌肉抗氧化酶的动态变化    陈晓妮;吴志强;

交变电场对过氧化氢酶吸收光谱的影响    刘贵忠;柳永亮;刘汉平;王吉华;

高碘酸钠氧化棉织物固定过氧化氢酶    王强;范雪荣;厉成宣;

过氧化氢酶对棉染色的影响    谢纹

酶生命的催化剂    周中雄

富含微量元素的中药    邬时民

浅谈粮食的储藏与陈化    常少军

施贵宝与默克一拍即合    栾雪梅

神奇的纳豆    乌兰

抗衰老应从餐桌上做起    刘京徽

SOD·微量元素与人的健康长寿    黄伯雄

三“喷”葡萄可增甜    刘令智

中年开始限食可益寿延年    龙川

重组表达过氧化氢酶及抗氧化损伤生物活性的研究    史训龙

Catalase基因多态的研究与功能初探    李艳平

水稻APX与CAT同工酶的功能特性及其与盐胁迫关系的研究    鲁振强

一、Hfq参与鼠疫菌致病的分子调控机制研究 二、KatA和KatY在鼠疫菌抗氧化过程中的作用及其调控研究    耿晶

葡萄糖-6-磷酸脱氢酶在芦苇愈伤组织盐适应性中调节作用的机理研究    王晓敏

甜瓜TILLING平台的构建及多壁碳纳米管与过氧化氢酶互作的研究    徐美红

Serratia marcescens SYBC 08的筛选、鉴定及其发酵产过氧化氢酶的研究    曾化伟

典型手性除草剂2，4-滴丙酸和异丙甲草胺的对映体拆分及选择性环境行为研究    马云

壳聚糖降脂作用机理研究    刘静娜

Ce~（4+）对悬浮培养长春花细胞次生代谢产物诱导作用的研究    范寰

芦荟过氧化氢酶的分离纯化及性质和功能基团研究    朱鸿

粘质沙雷氏菌产过氧化氢酶的研究    李婷婷

柠檬酸对粘质沙雷氏菌产过氧化氢酶的影响及其机理    贺仁艳

五氯硝基苯对雄性小鼠生殖系统毒性作用    王新

首发精神分裂症患者脂质过氧化物及三种抗氧化酶水平的研究    孔伶俐

催化共振散射光谱法测定α-淀粉酶、过氧化氢和葡萄糖    马纪

利用H_2O_2对双歧杆菌进行氧适应的研究    桂仕林

新型二甲基咪唑类离子液体的合成及其作为生物传感器介质的应用    彭齐萍

Bacillus subtilis WSHDZ-01发酵生产过氧化氢酶条件优化    邓宇

藤黄微球菌过氧化氢酶发酵条件优化、诱变育种及其基因的克隆、表达与纯化    疏翠