阿魏酸酯酶发酵工艺生产线设计开题报告

 2022-01-17 21:44:29

全文总字数:3666字

1. 研究目的与意义、国内外研究现状(文献综述)

阿魏酸酯酶(feruloyl esterase, ec 3.1.1.73),又称肉桂酸酯酶,是羧酸酯水解酶的一个亚类,属胞外酶。它可以水解植物细胞壁中由阿魏酸、p - 香豆酸及二聚阿魏酸等酚酸与半纤维素和木质素形成的酯键,打破它们形成的网状结构,将半纤维素和木质素分开,使纤维素酶可以与纤维素充分接触,大大提高纤维素的降解率,阿魏酸酯酶在加速木质纤维素降解的同时还释放出阿魏酸、p - 香豆酸等抗氧化物质。

阿魏酸酯酶按照来源分为微生物来源和植物来源,微生物来源的常见菌属是黑曲霉(aspergillus niger),常见植物来源是土壤、麦麸等。阿魏酸酯酶有“三点催化活性中心”,不同的阿魏酸酯酶催化机制略有不同。结构决定性质,阿魏酸酯酶主要的化学性质是发酵麦麸释放阿魏酸,同时具有与木聚糖酶、β-木糖苷酶等协同释放阿魏酸的作用。为了筛选高效的产阿魏酸酯酶的菌株,现有的研究工作从微生物直接培养,土壤或其他基质间接分离纯化培养,获得了一批有较高活力的阿魏酸酯酶菌株。

研究表明真菌、细菌和酵母各种微生物以及植物都能分泌阿魏酸酯酶。利用阿魏酸酯酶来降解植物细胞壁中的阿魏酸酯键,可以得到有药用价值和保健功能的游离阿魏酸,阿魏酸在食品工业有重要意义,可产香兰素、作防腐保鲜剂、作食品交联剂等,在医药业、化妆品行业中也有广泛应用。除此之外,植物性原材料通过阿魏酸酯酶的处理细胞壁变的疏松,作为饲料工业的原料更容易被禽畜消化利用,作为制浆造纸工业的原料可以减少制浆工序化学药品的使用,减少污染,并有利于后续工序的进行。

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2. 研究的基本内容和问题

(一)研究的目标

研究设计阿魏酸酯酶的发酵工艺生产线,为阿魏酸酯酶的工业化生产与推广及广泛应用提供参考,使用cad设计单机设备图、工业生产线、总平面布置图、水电气管路图、车间平面图及设备流程图,以标准化的发酵工艺和标准化的产品包装工艺进行阿魏酸酯酶大规模发酵生产、高质量的规范化生产,为阿魏酸酯酶工业化产品生产行业奠定基础,完成阿魏酸酯酶发酵生产线设计。

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3. 研究的方法与方案

(一)研究方法

通过文献阅读确定阿魏酸酯酶工厂生产的来源和发酵工艺。采用cad软件根据设计的工业生产线绘制单机设备图、总平面布置图、水电气管路图、车间平面图及设备流程图等。

(二)技术路线

见附件

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4. 研究创新点

(一)本生产线设计较为简单,易实现工业化应用;且该工程的生产线设计图,全套设备、管道和仪表均用cad制图详细绘制。

(二)本发酵工艺对酶发酵提取的几个关键点都进行了控制,如超滤ph、发酵温度、冷冻干燥时间和温度等,且对酶进行了浓缩,酶活显著提高且易于保存,使用冷冻干燥最大限度保持酶活,且考虑到了保存中酶的稳定性问题,加入了稳定剂。

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5. 研究计划与进展

2018年1月-2月:研究阿魏酸酯酶的发酵工艺;

2019年3月-4月:确定提取进行工厂化发酵的方法,进行生产设计,开始使用cad绘制仪器设备图。整理生产线设计,提交中期检查报告,撰写设计论文;

2019年5月:整理结果,完成课题,撰写设计论文,答辩。

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