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《江南大学》 2004年
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玉米芯酸水解工艺及其水解液的乙醇发酵研究

王晨霞  
【摘要】:本课题是,以木质纤维素类物质作为乙醇发酵的原料,在水解工艺和发酵工艺上做了研究,期望在可再生资源向乙醇的发酵转化方面扩大原料的来源范围。 木质纤维素类原料的水解,是其生物转化燃料乙醇的首要步骤。玉米芯作为农作物的废弃物,其中半纤维素的含量在已发现植物中是最高的,约为35%~40%。本课题选择玉米芯作为乙醇发酵的原料,原料的水解方法选择化学酸水解法,主要研究了两步酸水解法,即对粉碎的玉米芯首先用浓硫酸进行常温预水解,之后将浓硫酸稀释成稀硫酸,然后再进行稀硫酸水解,并对水解条件进行了优化。对得到的水解液进行脱毒处理,经处理的水解液作为可利用木糖产乙醇的重组基因工程菌E.coli 947(pEtac-PA)和树干毕赤氏酵母Pichia stipitis CBS5773发酵培养液,并对两种菌的水解液乙醇发酵进行了初步研究。主要研究包括如下内容。 测定了玉米芯中总固体物质、灰分、酸溶木质素及酸不溶木质素含量,分别为:98.2%、3.8%、3.3%、16.9%。 对两步酸水解工艺进行了初步研究,探讨了浓酸预处理中浓硫酸浓度和料液比,稀酸水解中硫酸浓度、水解时间及水解温度(压力)对还原糖及五碳糖转化率的影响。由单因素实验优化了水解条件,得到的较佳的工艺条件为:浓酸预处理中,浓硫酸浓度60%,料液比1:4左右;稀硫酸水解中,硫酸浓度4%,水解时间1.0h,水解压力0.1MPa。 考察了水解液的脱毒方法,确定了脱毒工艺。确定的脱毒工艺方法为:水解液煮沸15min,之后由Ca(OH)2粉末中和逐渐调pH值至10,过滤,然后再由硫酸将pH值回调至适当值,再过滤,再于25℃下真空蒸发浓缩至适当浓度,最后由2%浓度的活性炭脱色。 研究了能利用木糖产乙醇的重组菌E.coli 947(pEtac-PA),在玉米芯水解液中发酵产乙醇的情况。考察了发酵条件因子对重组菌发酵的影响,以及优化了该菌的发酵条件,结果为,在摇瓶发酵时,摇床转速为100r/min,装液量20%(250ml三角瓶装50mL发酵液),接种量6%,最适pH 7.0,耐最高初始总糖(葡萄糖+木糖)浓度为50g/L+50g/L,酵母膏最适添加量为5g/L,在最适条件下发酵初始糖浓度65g/L(葡萄糖35g/L+木糖30g/L)的水解液最高乙醇产量为0.29g/g,占理论产量的56.9%。 同时对树干毕赤氏酵母Pichia stipitis CBS5773进行了驯化,结果是该酵母适应了水解液中的毒性环境,驯化后的酵母在水解液培养液中的生长情况与在合成培养液中接近,在初始糖浓度为65g/L(葡萄糖35g/L+木糖30g/L)的水解液中进行发酵试验,结果是发酵48h达最高乙醇转化率为0.26(g/g),为理论产量的52%。
【学位授予单位】:江南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:TQ223.1

【引证文献】
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【参考文献】
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