溫度效應(Temperature effect)

3.2 理論部分

3.2.2 溫度效應(Temperature effect) — Arrhenius equation

Ea 反應活化能(cal/gmol)，R 是氣體常數(1.987cal/gmol⋅K)，T 是絕對溫度(K)。

3.2.3 酸鹼度(pH)效應(pH effect)—Michaelis pH Function.

3.3 纖維素酵素水解原理

和纖維素水解有關的酵素包括：內切型纖維素水解酵素(Endo-1,4-β-D-glucanase, 又分為 EG I, EG II, EG III, 與 EG V 等四種)、外切型纖維素水解酵素(1,4-β-cellobiohydrolase, 又分為 CBH I 與 CBH II 等兩種)、與纖維二醣水解酵素(β-glucosidase/cellobiase)，以上三種酵素可以將纖維素的葡聚糖(glucan)水解成六碳醣的葡萄單糖(glucose)，其反應機制如下圖所示；此外，

由於木質纖維素(lignocellulose)含有五碳醣的木糖(xylose)形成的木聚糖(xylan)，因此需要木糖異構酶(xylanase)的水解。

圖01 纖維素酵素水解之詳細反應機構.

The three types of reaction catalyzed by cellulases: 1. Breakage of the non-covalent interactions present in the crystalline structure of cellulose (endo-cellulase) 2.Hydrolysis of the individual cellulose fibers to break it into smaller sugars (exo-cellulase) 3.Hydrolysis of disaccharides and tetrasaccharides into glucose (beta-glucosidase).

圖03 纖維素酵素水解之示意圖

吸出錐形瓶內溶液，放入UV/VIS 分光光度計用石英方型瓶(cuvette)中(約八分滿)，測得黑麴菌的吸光度(Abs)。每 15 分鐘測定一次，共測 7 次。以初期速率法線性迴歸 (Linear regression)，可得在該基質濃度下，微生物之比成長速率。

4.1.3 濃度效應動力實驗步驟

1、以濃度 10、20、30…….90、100 g/L 不同濃度葡萄糖作為碳源。以 4.1.1 所配製的培養液，加入不同濃度葡萄糖，放入UV/VIS 分光光度計用石英方型瓶(cuvette)中(約八

分滿)，測得黑麴菌的吸光度(Abs)。每 15 分鐘測定一次，共測 7 次。以初期速率法線性迴歸(Linear regression)，可得在該基質濃度下，微生物之比成長速率。

4.1.4 溫度效應動力實驗步驟

1、將 4.1.1 所培養的培養液十瓶加入相同濃度葡萄糖，放入 UV/VIS 分光光度計用石英方型瓶(cuvette)中(約八分滿)，測得黑麴菌的吸光度(Abs)，將之放至溫度 20℃。15 分鐘測定一次，共測7 次。以初期速率法線性迴歸(Linear regression)，可得在該基質濃度下，微生物之比成長速率。

4.2 材料 4.2.1 實驗菌種

食品所之黑麴菌(Aspergillus niger) (BCRC 31494)。

食品所之半知菌木霉(Trichoderma reesei) (BCRC 31863)。

食品所之黃孢亮光伏革菌(Phanerochaete chrysosporium) (BCRC 36201)。

食品所之酵母菌(Saccharomyces cerevisiae) (BCRC 20822)。

4.2.2 實驗藥品 KH2PO4

Potassium Phosphate, Monobasic ( EP 級 )

KANTO CHEMICALS CO , INC.(塑膠瓶 500 g 裝)

EXTRACTO DE LEVADURA

潤捷科技股份有限公司(塑膠瓶 500 g 裝)

4.2.4.實驗儀器

高效液相層析儀

HPLC (High Performance Liquid Chromatography) 多溶媒輸送系統 (Waters-600E 型)

樣品自動注射器(Waters-717 plus 型) 紫外光/可見光偵測器(Waters-2487) 折射率偵測器(Waters-2414)

美商沃特斯國際股份有限公司台灣分公司 TEL:(02)25431898

紫外光/可見光分光光度計

UV/VIS Spectrophotometer (JASCO V-530) 尚偉股份有限公司

新竹市八德路19 巷 32 號 1 樓 Tel：（03）562-3422

Fax：（03）562-3433

5. 文獻收集與研讀整理

因此，先進行黑麴菌(A. niger)(BCRC 31494)、半知菌木霉(T. reesei)(BCRC 31863)、黃孢亮光伏革菌(P. chrysosporium)(BCRC 36201)、與酵母菌(S. cerevisiae)(BCRC 20822)等菌株的生長動力實驗，尋求其最佳生長條件，作為下一階段的研究依據。

5.1 白腐菌(white rot fungus)相關資料

表01 台大森林系張上鎮教授提供之白腐菌菌種名稱與資料 Organism BCRC

Number Aerobic Chinese Name Growth

Conditions Others Schizophyllum

Organism BCRC

Number Aerobic Characterization Growth

Conditions

Aspergillus

niger 31130 Aerobic

Production of tannin-gallic acid--M31; gluconic acid glucose oxidase--M2013; pseudonigeron (1-3)-alpha-D-glucan -M357;kynureninase--M128;

β-glucosidase--M766 Biotransformation of acetanilid--M767; ionone--M2438;

pergolide--M601; sesquiterpene lactone costunolide--M18

24℃

Aspergillus

niger 31494 Aerobic

Production of acetylesterase--M2317; cellulolytic enzyme--M2440; β-glucosidase II--M2477, M2481; glucosyltransferase--M2479, M2483;

saccharifying enzymes--M212;

glucoamylase--M213; maltase;

alpha-amylase--M214; ethanol from potato starch when cocultured with Sacchromyces cervisiae ATCC 26603--M768; monoamine

oxidase--M2026; acetyl-xylan esterase--M769

24℃

來源資料:食品所生物資源資料庫(BCRC)

表03 含纖維素水解酵素的菌株資料庫

酵素名稱內切型纖維素水解酵素(Endo-cellulase)

Endoglucanase 外切型纖維素水解酵素(Exo-cellulase) (Exo-cellobiohydrolase)

酵素編號 EC 3.2.1.4 EC 3.2.1.91

酵素別名

Avicelase β-1,4-glucanase β-1,4-endoglucan hydrolase

Carboxymethyl cellulase Celludextrinase Endo-1,4-β-D-glucanase Endo-1,4-β-D-glucanohydrolase

Endo-1,4-β-glucanase Endoglucanase

Cellulose 1,4-beta-cellobiosidase 1,4-beta-cellobiosidase 1,4-β-cellobiohydrolase 1,4-β-D-glucan cellobiohydrolase

Avicelase Exo-1,4-β-D-glucanase

Exocellobiohydrolase Exoglucanase

酵素功能

There are capable of hydrolyzing the β(1-4) bonds randomly along the cellulose chain.

Endo-cellulase breaks internal bonds to disrupt the crystalline structure of cellulose and expose individual cellulose polysaccharide chains⁶.

Endohydrolysis of 1,4-β-D-glucosidic linkages in cellulose, lichenin and cereal β -D-glucans. Will also hydrolyze

1,4-linkages in β-D-glucans also containing 1,3-linkages.

It hydrolyzes β(1-4) bonds in cellulose to release cellobiose from the non-reducing end of the chains.

These enzymes cleave off glucose molecule from one end of the cellulose strand.

Exo-cellulase cleaves 2-4 units from the ends of the exposed chains produced by endocellulase, resulting in the

tetrasaccharides or disaccharide such as cellobiose. There are two main types of exo-cellulases (or cellobiohydrolases, abbreviate CBH) - one type working processively from the reducing end, and one type working processively from the non-reducing end of cellulose.

Hydrolysis of 1,4- β -D-glucosidic linkages in cellulose and cellotetraose, releasing cellobiose from the

non-reducing ends of the chains。

Hydrolysis of 1,4-beta-D-glucosidic linkages in cellulose and cellotetraose, releasing cellobiose from the

non-reducing ends of the chains Acetivibrio cellulolyticus Acremonium cellulolyticus Y-94 Acidothermus cellulolyticus Agaricus bisporus D649

Arachniotus sp. Anaeromyces sp. W-98 Aspergillus aculeatus Aspergillus ficum Aspergillus niger 黑麴菌 Aspergillus nidulans FGSC A4

Bacillus sp. Aspergillus ustus

Cellulomonas fimi Cellulomonas fimi

Chalara (Thielaviopsis) paradoxa Chaetomium thermophilum CT2 Fusarium oxysporum Humicola insolens

Humicola insolens Hypocrea jecorina QM9414

Microbispora bispora Hypocrea koningii

Micromonospora cellulolyticum Lentinula edodes L54 Mucor circinelloides Mucor circinelloides Mycobacterium tuberculosis H37Rv Neocallimastix patriciarum

Saccharomyces cerevisiae 酵母菌 Orpinomyces sp. PC-2 Stigmatella aurantiaca Penicillium pinophilum 含有酵素菌株

Streptomyces albaduncus Phanerochaete chrysosporium

al., 1985)。

Streptomyces halstedii JM8 Piromyces rhizinflatus 2301 Streptomyces lividens Streptomyces sp. M23

Streptomyces reticuli Talaromyces emersonii Streptomyces sp. Thermobifida fusca Streptomyces sp. KSM-9 Thermobifida fusca YX

Thermobifida fusca Trichoderma harzianum Thermobifida fusca YX Trichoderma koningii康寧木腐黴

Trichoderma koningii 康寧木腐黴

Trichoderma parceramosum

Trichoderma longibrachiatum Trichoderma reesei 半知菌木霉 Trichoderma reesei 半知菌木霉 Volvariella volvacea V14

Trichoderma viride綠木黴 Volvariella volvacea

表03 含纖維素水解酵素的菌株資料庫 (續)

酵素名稱纖維二醣水解酵素

(β-glucosidase/cellobiase) 木糖異構酶

(xylanase)

酵素編號 E.C.3.2.1.21 E.C.3.2.1.8

酵素別名

β-glucosidase Amygdalase

β -D-glucoside glucohydrolase Cellobiase

Gentobiase

Endo-1,4-β-xylanase 1,4-β-D-xylan xylanohydrolase endo-(1 4)-β-xylanase(1 4)-β-xylan 4-xylanohydrolase; endo-1,4-xylanase;

xylanase; β-1,4-xylanase;

endo-1,4-xylanase; endo-β-1,4-xylanase;

endo-1,4-β-D-xylanase; 1,4-β-xylan xylanohydrolase; β-xylanase;

β-1,4-xylan xylanohydrolase;

endo-1,4-β-xylanase; β-D-xylanase

酵素功能

It hydrolyzes β(1-4) bonds in cellobiose, giving two molecules of glucose². Hydrolysis of terminal, non-reducing beta-D-glucose residues with release of beta-D-glucose¹.

Cellobiase or beta-glucosidase hydrolyses the endo-cellulase product into individual monosaccharides⁶.

Xylanase hydrolyzes xylans, indigestible components of plant fibers. Since humans lack the endogenous enzymes required to digest plant fibers, the supplementation of xylans provides humans with an

additional source of nutrition and reduces the bulking effect of fibrous foods.

Scientific evidence suggests that carbohydrolytic enzymes, such as hemicellulase, can be useful supplements for digestive support and general

nutritional support⁴.

The xylanase will attack on the xylan or pentose polysaccharide (NSP type) from plant fiber to liberate .xylose which is readily absorbed in the intestine².

Endohydrolysis of 1,4-beta-D-xylosidic linkages in xylans¹.

Arabidopsis embryos Aspergillus awamori Aspergillus aculeatus Aspergillus niger A3 黑麴菌 Aspergillus japonicus Bacillus pumilus WL-11 Aspergillus kawasachi Bacillus sp. BP-23

Aspergillus nidulans Bacillus subtilis

Aspergillus niger 黑麴菌 Clostridium thermocellum

Aspergillus phoenicis QM 329 Neocallimastix frontalis 含有酵素菌株

Bacillus lentimorbus B-6 Neocallimastix patriciarum 27

Bacillus Thermoamyloliquefaciens

KP1071 Nonomuraea flexuosa

Clostridum acetobutylicum Paenibacillus barcinonensis Clostridium thermocellum Staphylococcus sp. SG-13

Curuularia sp. Scierotium rolfsii UV-8 Fusarium oxysporum Streptomyces sp.

Lycopersicon esculentum Thermomyces lanuginosus Mucor circinelloides Trichoderma harzianum Rifai Penicillium purpurogenum Trichoderma sp.

Saccharomyces cerevisiae 酵母菌 Trichoderma reesei 半知菌木霉 Sclerotium rolfsii UV-8 Trichoderma reesei SAF3 半知菌木霉 Sulfolobus solfataricus Trichoderma viride綠木黴 Termitimyces clypeatus

Trichoderma aureoviride 7-121 Trichoderma reesei QM9414

半知菌木霉 Trichoderma viride綠木黴

Volvariella volvacea

參考文獻：

1. http://www.cazy.org/fam/GH6.html

2. http://www.enzymeindia.com/enzymes/cellulase.asp .

3. http://www.unavarra.es/genmic/Congresos/gcbb-vi/eizmendi.htm

4. http://www.greatvistachemicals.com/biochemicals/xylanase.html

5. The future of Biofuels

http://carnegiedpb.stanford.edu/research/research_csomerville.php

6. http://en.wikipedia.org/wiki/Cellulase

7. http://www.enzymeindia.com/enzymes/beta-glucanase.asp

http://books.google.com.tw/books?id=aBsu0560nYIC&printsec=frontcover&dq=cellobiohydrolases

&source=gbs_summary_s&cad=0#PPA6,M1

表04 纖維水解菌株分泌酵素表

Aspergillus niger 31494 10864 9 9

Novozyme 188 9

33558; 33560;

33561; 33562;

33563; 33564;

33565; 33566

9 9

風乾菌 Scierotium rolfsii

UV-8 9 9

1. We presume that the following enzymes are important in hydrolyzing biomass: ß-1,4-endoglucanases (EG I, EG II, EG III, and EG V);

ß-1,4-cellobiohydrolases (CBH I & CBH II); xylanases (XYN I & XYN II); β-glucosidase; α-L-arabinofuranosidase; acetyl xylan esterase;

β-mannanase; and α-glucuronidase. ( http://www1.eere.energy.gov/biomass/printable_versions/cellulase_enzyme.html 2. 粗體字菌名表示被選中研究的菌株。

表05 本研究選出的纖維水解菌株

菌名照片照片照片 BCRC

編號 ATCC 編號

黑麴菌

Aspergillus niger 31494 10864

半知菌木霉

Trichoderma reesei 31863 26921

綠木黴

Trichoderma viride 32054 20538

黃孢亮光伏革菌 Phanerochaete chrysosporium

36201 32629

酵母菌 Saccharomyces

cerevisiae

20822 9763

1. http://botit.botany.wisc.edu/toms_fungi/may97.html

2. http://images.google.com.tw/images?hl=zh-TW&rls=GFRB,GFRB:2007-29,GFRB:zh-TW&q=Saccharomyces+cerevisiae+image&um=1&ie

=UTF-8&sa=X&oi=image_result_group&resnum=1&ct=title

6. 結果 6.1 黑麴菌比生長動力實驗

6.1.1 pH = 5.0, 20°C 下，基質濃度效應 6.1.1.1 10g/L 葡萄糖批次實驗數據

表 A01 在 20°C 下，基質濃度為 10g/L，黑麴菌成長之動力數據

Time (h) Abs Ln Abs

μ (h^-1

)

0.00 0.0353 -3.34387

0.25 0.0356 -3.33541 0.0339

0.50 0.0395 -3.23145

0.75 0.0423 -3.16297

1.00 0.0459 -3.08129

1.25 0.0496 -3.00376

1.50 0.0532 -2.9337

y = 0.0339x - 3.3439

-4 -3.5 -3 -2.5 -2 -1.5 -1 -0.5 0

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6

T(h) lnμ

圖A01 微生物在 20°C, 10g/L 基質濃度(pH = 5.1)下，光學密度變化圖（600nm）

6.1.1.2 20g/L 葡萄糖批次實驗數據

表 A02 在 20°C 下，基質濃度為 20g/L，黑麴菌成長之動力數據

Time (h) Abs Ln Abs

μ (h^-1

)

0.00 0.0403 -3.2114

0.25 0.04065 -3.20276 0.0346

0.50 0.0456 -3.08785

0.75 0.0487 -3.02208

1.00 0.0499 -2.99773

1.25 0.0532 -2.9337

1.50 0.0567 -2.86998

y = 0.0346x - 3.2114

-4 -3.5 -3 -2.5 -2 -1.5 -1 -0.5 0

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6

T(hr) lnμ

圖A02 微生物在 20°C, 20g/L 基質濃度(pH = 5.1)下，光學密度變化圖（600nm）

6.1.1.3 30g/L 葡萄糖批次實驗數據

表 A03 在 20°C 下，基質濃度為 30g/L，黑麴菌成長之動力數據

Time (h) Abs Ln Abs

μ (h⁻¹)

0.00 0.02984 -3.51191

0.25 0.0301 -3.50323 0.0347

0.50 0.0358 -3.32981

0.75 0.0389 -3.24676

1.00 0.0432 -3.14191

1.25 0.0484 -3.02826

1.50 0.0546 -2.90772

y = 0.0347x - 3.5119

-4 -3.5 -3 -2.5 -2 -1.5 -1 -0.5 0

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6

T(hr) lnμ

圖A03 微生物在 20°C, 30g/L 基質濃度(pH = 5.1)下，光學密度變化圖（600nm）

6.1.1.4 40g/L 葡萄糖批次實驗數據

表 A04 在 20°C 下，基質濃度為 40g/L，黑麴菌成長之動力數據

Time (h) Abs Ln Abs

μ (h^-1

)

0.00 0.0289 -3.54253

0.25 0.0292 -3.53359 0.0358

0.50 0.0356 -3.33541

0.75 0.0423 -3.16297

1.00 0.0496 -3.00376

1.25 0.0534 -2.92994

1.50 0.0596 -2.8201

y = 0.0358x - 3.5425

-4 -3.5 -3 -2.5 -2 -1.5 -1 -0.5 0

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6

T(hr) lnμ

圖A04 微生物在 20°C, 40g/L 基質濃度(pH = 5.1)下，光學密度變化圖（600nm）

6.1.1.5 50g/L 葡萄糖批次實驗數據

表 A05 在 20°C 下，基質濃度為 50g/L，黑麴菌成長之動力數據

Time (h) Abs Ln Abs

μ (h⁻¹)

0.00 0.04173 -3.17653

0.25 0.0421 -3.16771 0.0353 0.50 0.0486 -3.02413

0.75 0.0534 -2.92994 1.00 0.0597 -2.81842 1.25 0.0634 -2.75829 1.50 0.0723 -2.62693

y = 0.0353x - 3.1765

-4 -3.5 -3 -2.5 -2 -1.5 -1 -0.5 0

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6

T(hr) lnμ

圖A05 微生物在 20°C, 50g/L 基質濃度(pH = 5.1)下，光學密度變化圖（600nm）

6.1.1.6 60g/L 葡萄糖批次實驗數據

表 A06 在 20°C 下，基質濃度為 60g/L，黑麴菌成長之動力數據

Time (h) Abs Ln Abs

μ (h⁻¹)

0.00 0.0319 -3.44452

0.25 0.0322 -3.43579 0.0349

0.50 0.0364 -3.31319

0.75 0.0423 -3.16297

1.00 0.0503 -2.98975

1.25 0.0536 -2.92621

1.50 0.0603 -2.80842

y = 0.0349x - 3.4445

-4 -3.5 -3 -2.5 -2 -1.5 -1 -0.5 0

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6

T(hr) lnμ

圖A06 微生物在 20°C, 60g/L 基質濃度(pH = 5.1)下，光學密度變化圖（600nm）

6.1.1.7 70g/L 葡萄糖批次實驗數據

表 A07 在 20°C 下，基質濃度為 70g/L，黑麴菌成長之動力數據

Time (h) Abs Ln Abs μ (h^-1)

0.00 0.03154 -3.4565

0.25 0.0318 -3.44829 0.0328

0.50 0.0356 -3.33541

0.75 0.0423 -3.16297

1.00 0.0503 -2.98975

1.25 0.0598 -2.81675

1.50 0.0658 -2.72114

y = 0.0328x - 3.4565

-4 -3.5 -3 -2.5 -2 -1.5 -1 -0.5 0

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6

T(hr) lnμ

圖A07 微生物在 20°C, 70g/L 基質濃度(pH = 5.1)下，光學密度變化圖（600nm）

6.1.1.8 80g/L 葡萄糖批次實驗數據

表 A08 在 20°C 下，基質濃度為 80g/L，黑麴菌成長之動力數據

Time (h) Abs Ln Abs

μ (h^-1

)

0.00 0.02847 -3.5589

0.25 0.0287 -3.55086 0.0322

0.50 0.0325 -3.42652

0.75 0.0367 -3.30498

1.00 0.0432 -3.14191

1.25 0.0596 -2.8201

1.50 0.0634 -2.75829

y = 0.0322x - 3.5589

-4 -3.5 -3 -2.5 -2 -1.5 -1 -0.5 0

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6

T(hr) lnμ

圖A08 微生物在 20°C, 80g/L 基質濃度(pH = 5.1)下，光學密度變化圖（660nm）

6.1.1.9 90g/L 葡萄糖批次實驗數據

表 A09 在 20°C 下，基質濃度為 90g/L，黑麴菌成長之動力數據

Time (h) Abs Ln Abs

μ (h^-1

)

0.00 0.0275 -3.59466

0.25 0.0277 -3.58668 0.0319

0.50 0.0342 -3.37553

0.75 0.0432 -3.14191

1.00 0.0523 -2.95076

1.25 0.0601 -2.81175

1.50 0.0689 -2.6751

y = 0.0319x - 3.5947

-4 -3.5 -3 -2.5 -2 -1.5 -1 -0.5 0

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6

T(hr) lnμ

圖A09 微生物在 20°C, 90g/L 基質濃度(pH = 5.1)下，光學密度變化圖（600nm）

6.1.1.10 100g/L 葡萄糖批次實驗數據

表 A10 在 20°C 下，基質濃度為 100g/L，黑麴菌成長之動力數據

Time (h) Abs Ln Abs

μ (h^-1

)

0.00 0.02262 -3.78892

0.25 0.0228 -3.78099 0.0317

0.50 0.0302 -3.49991

0.75 0.0392 -3.23908

1.00 0.0432 -3.14191

1.25 0.0523 -2.95076

1.50 0.0603 -2.80842

y = 0.0317x - 3.7889

-4 -3.5 -3 -2.5 -2 -1.5 -1 -0.5 0

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6

T(hr) lnμ

圖A10 微生物在 20°C, 100g/L 基質濃度(pH = 5.1)下，光學密度變化圖（600nm）

6.1.2 20°C 之動力學模式

表 A11 各濃度下實驗之μ值及 SAS 預測之μ值統整表

Glucose conc. (g/L)

μexp. (h^-1

)

μpred.

(h

^-1

)

10 0.0339 0.032546 20 0.0346 0.033729 30 0.0347 0.034142 40 0.0358 0.034353 50 0.0353 0.03448 60 0.0349 0.034566 70 0.0328 0.034627 80 0.0322 0.034673 90 0.0319 0.034709 100 0.0317 0.034738

0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

濃度(g/L) μ(h-1 )

實驗值預測值

圖 A11 黑麴菌比生長動力模式（Monod model）圖

6.2.1 pH = 5.1 溫度效應 22.5℃

6.2.1.1 22.5°C, 10g/L 葡萄糖批次實驗數據

表B01 在 22.5°C 下，基質濃度 10g/L，黑麴菌成長之動力數據

Time (h) Abs Ln Abs

μ (h^-1

)

0.00 0.03587 -3.32785

0.25 0.0362 -3.3187 0.0366

0.50 0.0398 -3.22389

0.75 0.0423 -3.16297

1.00 0.0467 -3.06401

1.25 0.0523 -2.95076

1.50 0.0587 -2.83532

y = 0.0366x - 3.3279

-4 -3.5 -3 -2.5 -2 -1.5 -1 -0.5 0

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6

T(hr) lnμ

圖B01 微生物在 22.5°C, 10g/L 基質濃度(pH = 5.1)下，光學密度變化圖（600nm）

6.2.1.2 22.5°C, 30g/L 葡萄糖批次實驗數據

表B02 在 22.5°C 下，基質濃度 20g/L，黑麴菌成長之動力數據

Time (h) Abs Ln Abs

μ (h^-1

)

0.00 0.04022 -3.21339

0.25 0.0406 -3.20399 0.0376

0.50 0.0446 -3.11002

0.75 0.0489 -3.01798

1.00 0.0517 -2.9623

1.25 0.0553 -2.89498

1.50 0.0598 -2.81675

y = 0.0376x - 3.2134

-4 -3.5 -3 -2.5 -2 -1.5 -1 -0.5 0

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6

T(hr) lnμ

圖B02 微生物在 22.5°C, 20g/L 基質濃度(pH = 5.1)下，光學密度變化圖（600nm）

6.2.1.3 22.5°C, 40g/L 葡萄糖批次實驗數據

表B03 在 22.5°C 下，基質濃度 40g/L，黑麴菌成長之動力數據

Time (h) Abs Ln Abs

μ (h^-1

)

0.00 0.0304 -3.49364

0.25 0.0307 -3.48349 0.0406

0.50 0.0348 -3.35814

0.75 0.0397 -3.2264

1.00 0.0425 -3.15825

1.25 0.0489 -3.01798

1.50 0.0536 -2.92621

y = 0.0406x - 3.4936

-4 -3.5 -3 -2.5 -2 -1.5 -1 -0.5 0

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6

T(hr) lnμ

圖B03 微生物在 22.5°C, 40g/L 基質濃度(pH = 5.1)下，光學密度變化圖（600nm）

6.2.1.4 22.5°C, 70g/L 葡萄糖批次實驗數據

表B04 在 22.5°C 下，基質濃度 70g/L，黑麴菌成長之動力數據

Time (h) Abs Ln Abs

μ (h-1)

0.00 0.02785 -3.58092

0.25 0.0281 -3.57199 0.0357

0.50 0.0326 -3.42344

0.75 0.0368 -3.30226

1.00 0.0408 -3.19907

1.25 0.0456 -3.08785

1.50 0.0499 -2.99773

y = 0.0357x - 3.5809

-4 -3.5 -3 -2.5 -2 -1.5 -1 -0.5 0

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6

T(hr) lnμ

圖B04 微生物在 22.5°C, 70g/L 基質濃度(pH = 5.1)下，光學密度變化圖（600nm）

6.2.1.5 22.5°C, 100g/L 葡萄糖批次實驗數據

表B05 在 22.5°C 下，基質濃度 100g/L，黑麴菌成長之動力數據

Time(hr) Abs Ln Abs

μ(h-1)

0.00 0.03014 -3.5019

0.25 0.0304 -3.49331 0.0344

0.50 0.0356 -3.33541

0.75 0.0386 -3.2545

1.00 0.0423 -3.16297

1.25 0.0458 -3.08347

1.50 0.0503 -2.98975

y = 0.0344x - 3.5019

-4 -3.5 -3 -2.5 -2 -1.5 -1 -0.5 0

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6

T(hr) lnμ

圖B05 微生物在 22.5°C, 100g/L 基質濃度(pH = 5.1)下，光學密度變化圖（600nm）

6.2.2 22.5°C 之動力學模式

表 B06 在 22.5°C 各濃度實驗之μ值及 SAS 預測之μ值統整表

Glucose conc.

(g/L)

μexp

.(h-1)

μpred.

(h

^-1

)

10 0.0366 0.033132 20 0.0376 0.037274 40 0.0406 0.039759 70 0.0357 0.040929 100 0.0344 0.041416

0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 0.045

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

濃度(g/L) μ(h-1 )

實驗值預測值

圖 B06 黑麴菌比生長動力模式（Monod model）圖

6.3.1 pH = 5.1, 25°C 下黑麴菌溫度效應 6.3.1.1 25°C, 10g/L 葡萄糖批次實驗數據

表B07 在 25°C 下，基質濃度 10g/L，黑麴菌成長之動力數據

Time (h) Abs Ln Abs

μ (h^-1

)

0.00 0.03024 -3.49859

0.25 0.03054 -3.48872 0.0395

0.50 0.0335 -3.39621

0.75 0.0423 -3.16297

1.00 0.0489 -3.01798

1.25 0.0546 -2.90772

1.50 0.0602 -2.81008

y = 0.0395x - 3.4986

-4 -3.5 -3 -2.5 -2 -1.5 -1 -0.5 0

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6

T(hr) lnμ

圖B07 微生物在 25°C, 10g/L 基質濃度(pH = 5.1)下，光學密度變化圖（600nm）

6.3.1.2 25°C, 20g/L 葡萄糖批次實驗數據

表B08 在 25°C 下，基質濃度 20g/L，黑麴菌成長之動力數據

Time (h) Abs Ln Abs

μ (h^-1

)

0.00 0.0455 -3.08916

0.25 0.046 -3.07911 0.0402

0.50 0.0523 -2.95076

0.75 0.0586 -2.83702

1.00 0.0644 -2.74264

1.25 0.0698 -2.66212

1.50 0.0746 -2.59561

y = 0.0402x - 3.0892

-4 -3.5 -3 -2.5 -2 -1.5 -1 -0.5 0

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6

T(hr) lnμ

圖B08 微生物在 25°C, 30g/L 基質濃度(pH = 5.1)下，光學密度變化圖（600nm）

6.3.1.3 25°C, 40g/L 葡萄糖批次實驗數據

表B09 在 25°C 下，基質濃度 40g/L，黑麴菌成長之動力數據

Time (h) Abs Ln Abs

μ (h^-1

)

0.00 0.0276 -3.5903

0.25 0.0279 -3.57913 0.0447

0.50 0.0286 -3.55435

0.75 0.0325 -3.42652

1.00 0.0374 -3.28608

1.25 0.0415 -3.18206

1.50 0.0481 -3.03447

y = 0.0447x - 3.5903

-4 -3.5 -3 -2.5 -2 -1.5 -1 -0.5 0

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6

T(hr) lnμ

圖 B09 微生物在 25°C, 40g/L 基質濃度(pH = 5.0)下，光學密度變化圖（600nm）

6.3.1.3 25°C, 70g/L 葡萄糖批次實驗數據

表B10 在 25°C 下，基質濃度 70g/L，黑麴菌成長之動力數據

Time (h) Abs Ln Abs

μ (h^-1

)

0.00 0.0349 -3.35355

0.25 0.0353 -3.34387 0.0387

0.50 0.0386 -3.2545

0.75 0.0472 -3.05336

1.00 0.0556 -2.88957

1.25 0.0657 -2.72266

1.50 0.0723 -2.62693

y = 0.0387x - 3.3536

-4 -3.5 -3 -2.5 -2 -1.5 -1 -0.5 0

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6

T(hr) lnμ

圖B10 微生物在 25°C, 70g/L 基質濃度(pH = 5.1)下，光學密度變化圖（600nm）

6.3.1.3 25°C, 100g/L 葡萄糖批次實驗數據

表B11 在 25°C 下，基質濃度 100g/L，黑麴菌成長之動力數據

Time (h) Abs Ln Abs

μ (h^-1

)

0.00 0.0309 -3.47538

0.25 0.0312 -3.46638 0.0368

0.50 0.0356 -3.33541

0.75 0.0389 -3.24676

1.00 0.0458 -3.08347

1.25 0.0596 -2.8201

1.50 0.0732 -2.61456

y = 0.036x - 3.4754

-4 -3.5 -3 -2.5 -2 -1.5 -1 -0.5 0

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6

T(hr) lnμ

圖B11 微生物在 25°C, 100g/L 基質濃度(pH = 5.1)下，光學密度變化圖（600nm）

6.3.2 25°C 之動力學模式

表 B12 在 25°C 下各濃度實驗之μ值及 SAS 預測之μ值統整表

Glucose conc.

(g/L)

μexp

.(h

^-1

)

μpred.

(h

^-1

)

10 0.0395 0.035161 20 0.0402 0.040301 40 0.0447 0.043478 70 0.0387 0.040166 100 0.0368 0.045637

0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 0.045 0.05

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

濃度(g/L) μ(h-1 )

實驗值預測值

6.4.1 pH = 5.1, 27.5°C 下黑麴菌溫度效應 6.4.1.1 27.5°C, 10g/L 葡萄糖批次實驗數據

表B13 在 27.5°C 下，基質濃度 10g/L，黑麴菌成長之動力數據

Time (h) Abs Ln Abs

μ (h^-1

)

0.00 0.03453 -3.36593

0.25 0.0349 -3.35527 0.0426

0.50 0.0355 -3.33822

0.75 0.0363 -3.31594

1.00 0.0369 -3.29954

1.25 0.0376 -3.28075

1.50 0.0385 -3.2571

y = 0.0426x - 3.3659

-4 -3.5 -3 -2.5 -2 -1.5 -1 -0.5 0

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6

T(hr) lnμ

圖B13 微生物在 27.5°C, 10g/L 基質濃度(pH = 5.1)下，光學密度變化圖（600nm）

6.4.1.2 27.5°C, 20g/L 葡萄糖批次實驗數據

表B14 在 27.5°C 下，基質濃度 20g/L，黑麴菌成長之動力數據

Time (h) Abs Ln Abs

μ (h^-1

)

0.00 0.04224 -3.16439

0.25 0.0427 -3.15356 0.0433

0.50 0.0469 -3.05974

0.75 0.0537 -2.92434

1.00 0.0633 -2.75987

1.25 0.0698 -2.66212

1.50 0.0723 -2.62693

y = 0.0433x - 3.1644

-4 -3.5 -3 -2.5 -2 -1.5 -1 -0.5 0

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6

T(hr) lnμ

圖B14 微生物在 27.5°C, 20g/L 基質濃度(pH = 5.1)下，光學密度變化圖（600nm）

6.4.1.3 27.5°C, 400g/L 葡萄糖批次實驗數據

表B15 在 27.5°C 下，基質濃度 40g/L，黑麴菌成長之動力數據

Time (h) Abs Ln Abs

μ (h^-1

)

0.00 0.0295 -3.52506

0.25 0.0298 -3.51325 0.0473

0.50 0.0356 -3.33541

0.75 0.0423 -3.16297

1.00 0.0486 -3.02413

1.25 0.0556 -2.88957

1.50 0.0623 -2.77579

y = 0.0473x - 3.5251

-4 -3.5 -3 -2.5 -2 -1.5 -1 -0.5 0

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6

T(hr) lnμ

圖B15 微生物在 27.5°C, 40g/L 基質濃度(pH = 5.1)下，光學密度變化圖（600nm）

6.4.1.4 27.5°C, 70g/L 葡萄糖批次實驗數據

表B16 在 27.5°C 下，基質濃度 70g/L，黑麴菌成長之動力數據

Time (h) Abs Ln Abs

μ (h^-1

)

0.00 0.0334 -3.4007

0.25 0.0337 -3.39026 0.0418

0.50 0.0367 -3.30498

0.75 0.0423 -3.16297

1.00 0.0486 -3.02413

1.25 0.0564 -2.87529

1.50 0.0637 -2.75357

y = 0.0418x - 3.4007

-4 -3.5 -3 -2.5 -2 -1.5 -1 -0.5 0

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6

T(hr) lnμ

圖B16 微生物在 27.5°C, 70g/L 基質濃度(pH = 5.1)下，光學密度變化圖（600nm）

6.4.1.5 2.57°C, 100g/L 葡萄糖批次實驗數據

在文檔中纖維水解菌株篩選、水解酵素分離純化、與酵素生產生質酒精製程最適化探討 (頁 14-0)