论文部分内容阅读
该文研究了粗糙脉孢菌(Neurosporacrassa)直接降解纤维素生产乙醇的性能,并用实验的方法以及数学模型和计算机模拟的方法研究了纤维素的酶水解与纤维素酶的吸附失活,酶生产,葡萄糖、木糖发酵生产乙醇等过程,其主要研究结果如下:研究了遗传算法及其各算子对计算效果的影响趋势,编制了遗传算法软件、数学模型参数的遗传算法优化软件和以模型为基础的发酵过程优化软件,并用上述软件优化了各个模型的参数和直接发酵纤维素的产酶预培养时间.编制了纤维素酶吸附与纤维素水解过程模拟和模型参数优化软件,氧限制条件下葡萄糖的代谢过程模拟和模型参数优化软件,葡萄糖、木糖双碳源代谢模拟和模型参数优化软件,纤维素酶生产过程模拟和模型参数优化软件,以及由上述模型组合而成的直接发酵纤维素生产乙醇的数学模型.研究了纤维素酶和β-葡萄糖苷酶对纤维素的吸附特性.研究发现,纤维素酶对纤维素具有很强的吸附能力,纤维素粉对纤维素酶蛋白的饱和吸附量为98 mg酶蛋白/g纤维素.吸附平衡时间随纤维素酶浓度的增加而延长.纤维素酶对纤维素粉的吸附包括可逆吸附和不可逆吸附,不可逆吸附的酶蛋白占总吸附酶蛋白的8﹪以上,因此可以推测不可逆吸附是纤维素酶表观活力下降的主要因素.β-葡萄糖苷酶对纤维素粉无吸附作用.构建了粗糙脉孢菌产酶数学模型,并对微生物生长和产酶过程进行了模拟.组合了粗糙脉孢菌产纤维素酶数学模型、纤维素酶对纤维素的可逆和不可逆吸附以及对纤维素降解的数学模型和粗糙脉孢菌利用葡萄糖生长和发酵乙醇数学模型这三个数学模型,构建了粗糙脉孢菌直接发酵纤维素生产乙醇全过程的数学模型,并用模型对过程进行了模拟.将该数学模型与遗传算法相结合,构成了优化计算的数学模型并用它对最佳产酶预培养时间进行了预测,预测结果与实验结果极为相近.该数学模型是迄今为止直接发酵纤维素生产乙醇方面的最为完备的数学模型.该项研究是关于纤维素资源直接发酵生产乙醇新工艺和过程模型以及计算机模拟新方法的探索性研究,研究手段不仅涉及生物学领域还涉及到数学算法和计算机软件编程等领域,是在多学科交叉的基础上取得的研究成果,在理论和技术上具有创新性.