1、L-乳酸是生物醫(yī)用高分子材料聚乳酸合成的單體。由于聚乳酸具有良好的生物相容性和可降解性，在生物醫(yī)藥和環(huán)保領(lǐng)域都得到廣泛的關(guān)注。隨著聚乳酸研究的迅速發(fā)展，乳酸的生產(chǎn)日益受到重視。米根霉由于具備營(yíng)養(yǎng)需求低，產(chǎn)出的L-乳酸光學(xué)純度高，易于分離等特點(diǎn)，成為了目前制備高光學(xué)純度L-乳酸的主要菌種。然而米根霉發(fā)酵L-乳酸的工業(yè)化過(guò)程中底物成本是個(gè)難題。生物質(zhì)資源—天然纖維素（煙梗等）由于成本低廉和來(lái)源豐富，被認(rèn)為是生產(chǎn)乳酸的有效碳源?？墒怯捎诠z將

2、纖維素、半纖維素和木質(zhì)素緊密的纏繞在一起，造成微生物利用天然纖維素生產(chǎn)乳酸的困難，增加了酶制劑的費(fèi)用，削弱了節(jié)約原料費(fèi)用的優(yōu)勢(shì)。一般生物質(zhì)的非酸預(yù)處理方法對(duì)半纖維素和果膠的處理不夠，而生物酶法和微生物法，能去除生物質(zhì)中的果膠和半纖維素等。微生物（如米根霉等）產(chǎn)生的果膠酶能降解天然纖維素中的果膠，同時(shí)果膠酶被廣泛用于食品、紡織、醫(yī)藥等領(lǐng)域，其市場(chǎng)需求量日益增長(zhǎng)。
　　本文采用有產(chǎn)果膠酶能力且富有商業(yè)價(jià)值的安全菌種—米根霉，使用實(shí)驗(yàn)室

3、開(kāi)發(fā)的棉布載體固定化細(xì)胞的技術(shù)進(jìn)行發(fā)酵產(chǎn)果膠酶，以期實(shí)現(xiàn)半連續(xù)化產(chǎn)酶和降解煙梗果膠的目標(biāo)，為米根霉利用煙梗生產(chǎn)乳酸做準(zhǔn)備。首先從純果膠發(fā)酵產(chǎn)果膠酶出發(fā)，研究了固定化發(fā)酵與游離兩種方式，優(yōu)化了純果膠培養(yǎng)基和培養(yǎng)條件，模擬了單批次發(fā)酵菌體生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)行為，還進(jìn)行半連續(xù)發(fā)酵實(shí)驗(yàn)；然后優(yōu)化了煙梗浸出液培養(yǎng)基和培養(yǎng)條件，模擬了單批次發(fā)酵菌體生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)行為，還進(jìn)行半連續(xù)發(fā)酵實(shí)驗(yàn)；最后將發(fā)酵粗酶液應(yīng)用于降解煙梗果膠，還采用固定化米根霉發(fā)酵煙梗粉末的方法

4、降解煙梗果膠。
　　首先，對(duì)純果膠發(fā)酵產(chǎn)果膠酶進(jìn)行研究。固定化與游離相比發(fā)酵周期減少33％，產(chǎn)酶量提高115%。通過(guò)對(duì)培養(yǎng)基和培養(yǎng)條件的優(yōu)化得到：果膠2.5%，硫酸銨1.5%，ZnSO40.6 mmol/L，Tween800.15%，K2HPO40.4%，KH2PO40.4%，轉(zhuǎn)速190r/min、裝液量50mL/250 mL、發(fā)酵溫度30oC、發(fā)酵p H5.0、孢子濃度0.75×106個(gè)/mL。在單批次發(fā)酵中，固定化米根霉生長(zhǎng)動(dòng)

5、力學(xué)符合Logistic方程，生長(zhǎng)與產(chǎn)酶部分偶聯(lián)，24h后果膠酶（PEC）酶活力和聚半乳糖醛酸內(nèi)切酶（Endo-PG）酶活力分別為973.47U/mL和165.08 U/mL。半連續(xù)發(fā)酵研究表明在第5批次出現(xiàn)最高PEC酶活力和Endo-PG酶活力，分別為1253.95U/mL和181.94U/mL，分別比首次提高29.8%和18.3%，達(dá)到或高于目前固定化細(xì)胞產(chǎn)果膠酶的水平。
　　其次，對(duì)煙梗浸出液發(fā)酵產(chǎn)果膠酶進(jìn)行研究。通過(guò)對(duì)培養(yǎng)

6、基和培養(yǎng)條件的優(yōu)化得到：煙梗10%，硫酸銨1.5%，ZnSO40.6 mmol/L，Tween800.1%，K2HPO40.2%，KH2PO40.2%，發(fā)酵pH5.0，孢子濃度0.5×106，，發(fā)酵溫度30oC，裝液量50mL，轉(zhuǎn)速170r/min。在單批次發(fā)酵中，發(fā)現(xiàn)固定化米根霉生長(zhǎng)與產(chǎn)酶偶聯(lián)，48 h后PEC酶活力和Endo-PG酶活力最高分別為361.27U/mL和49.22 U/mL。半連續(xù)發(fā)酵研究表明在第2批次出現(xiàn)最高PEC酶

7、活力和Endo-PG酶活力，分別為430.83U/mL和51.73U/mL，PEC酶活力比首批次提高22.8%。
　　最后，將發(fā)酵所得粗酶液應(yīng)用于降解煙梗果膠的研究和采用固定化米根霉直接發(fā)酵煙梗粉末的方法降解煙梗果膠。純果膠發(fā)酵所得粗酶液在酶活力600U/mL和液料比20時(shí)，煙梗果膠降解率為55.6%，纖維素相對(duì)含量提高130%。煙梗浸液發(fā)酵所得粗酶液在酶活力300U/mL和液料比15時(shí)，果膠降解率為37.5%，纖維素相對(duì)含量提高

8、88%。煙梗發(fā)酵研究中，確定培養(yǎng)基為：煙梗2.0%，葡萄糖0.6%，硫酸銨0.3%， ZnSO40.6 mmol/L，Tween800.1%，K2HPO40.2%，KH2PO40.2%；在與煙梗浸液發(fā)酵相同培養(yǎng)條件下，24h后PEC酶活力和Endo-PG酶活力最高分別為342.10U/mL和52.67U/mL。固定化米根霉發(fā)酵煙梗粉末研究表明，96 h后煙梗果膠降解率為74.1%，半纖維素降解率為54.5%，纖維素降解率為13.3%。<