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《南昌大学》 2015年
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稻草生物质预处理及其纤维素酶发酵耦合产醇研究

沈江涛  
【摘要】:纤维素类生物质是自然界中最丰富的可再生资源,其对人类未来能源的保障有着巨大的潜力。纤维素酶是一种能将纤维素类物质降解成单糖或多糖化合物的多组分复合酶系,主要由葡聚糖内切酶、葡聚糖外切酶和葡萄糖苷酶组成。纤维素酶广泛应用于纺织、饲料、食品、能源等行业。本文实验研究稻草生物质的不同方法预处理对其组成成分以及发酵产酶效果的影响,同时考察同步发酵产酶与糖化以及耦合产醇发酵的工艺条件。论文主要研究内容及结果如下:(1)采用稀酸、稀碱、高温稀碱、亚硫酸盐法(SPORL法)、稀酸-亚硫酸盐法(稀酸SPORL法)对粉碎稻草秸秆预处理,考察不同预处理方法对稻草基质多菌发酵产纤维素酶的影响,分析预处理前后稻草基质主要成分变化,酶水解液中糖组分的含量。结果表明:稀酸SPORL法处理的稻草粉固态发酵产酶效果较好,发酵羧甲基纤维素酶(CMCase酶)和β-葡萄糖苷酶(β-G)酶活分别达到21511.22 U/g和51508.41 U/g,酶水解率达到84.99%。稀酸预处理对稻草基质中的半纤维素去除效果较好,含量由20.77%下降到7.34%;稀碱高温处理对木质素脱除效果较好,Klason木质素含量由12.47%下降到7.58%。酶解糖化实验发现,未处理稻草粉酶水解率为17.82%,稀碱高温法处理稻草粉酶水解率达到91.66%。稀酸和稀酸SPORL法处理稻草粉基质的酶解糖化液中,戊聚糖占总糖含量分别为7.38%和6.92%。(2)三菌混合固态发酵产纤维素酶条件优化。以CMCase酶活为指标,采用单因素和响应面分析法对三菌混合固态发酵产纤维素酶条件进行优化研究,确定最优发酵条件:在白腐菌和黑曲霉双菌混合培养2天后接入酿酒酵母,白腐菌NS75、黑曲霉NS83和酿酒酵母SP5的接种比例为1:2:1.5(v/v/v),稻草粉基质的料水比为1:2(w/v)时,发酵产CMCase酶活达到24209.4 U/g。(3)跟踪检测固态发酵培养基中还原糖含量变化,考察接入酵母菌对多菌发酵产纤维素酶的影响,实验发现,接入酵母菌后培养基中还原糖含量都明显下降,并维持于一个较低含量状态,发酵产纤维素酶酶活明显高于未接入酵母组。结果说明培养基中产生的还原糖对白腐菌和黑曲霉产酶代谢具有一定的反馈抑制作用;降低培养基中还原糖含量,有利于产纤维素酶发酵。接入酵母菌能够消耗发酵体系中产生的还原糖和有效延长固态发酵产纤维素酶的稳定期。(4)预处理稻草粉基质产酶糖化和酵母发酵产醇实验。0.5%稀酸亚硫酸盐预处理的稻草粉基质发酵产酶,酶解糖化和耦合产醇效果最好;酶解糖化还原糖浓度达50.15 g/L,在基质pH 6.0,接种量8%,温度32.5℃,发酵时间72 h,发酵液乙醇浓度达28.3 g/L。
【学位授予单位】:南昌大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TQ923

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【参考文献】
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