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马尾藻发酵生产燃料乙醇的研究

陈姗姗  
【摘要】:在生物质能源中,乙醇作为替代性再生能源之一,具有燃烧安全、效率高、无污染等特点,燃料乙醇的研究开发已成为一项世界重大的热门课题。然而伴随着人口的增加,可利用的耕地不断的减少,粮食和土地的供给成为燃料乙醇发展的瓶颈。海藻与陆地植物相比,具有繁殖速度快、产量高、不占用耕地等特点。褐藻等海藻类植物中含有大量的碳水化合物,而这些碳水化合物能够被细菌、酵母菌等微生物直接或间接发酵转化为燃料乙醇。 本文以广两省北海市涠洲岛海域内的马尾藻作为原料,在实验室条件下,首先通过对原料马尾藻的化学组成进行分析;然后以马尾藻中主要成分的甘露崞作为研究对象,利用Zymobacter palmae菌株通过正交实验分析法进行生产燃料乙醇的条件优化研究;最后在适当条件下利用硫酸溶液处理马尾藻制备提取液,再接入工业酵母菌进行水解液发酵生产乙醇。 实验结果表明,马尾藻中组成成分主要由5.626%的粗脂肪、11.585%粗蛋白、29.183%灰分及53.606%碳水化合物构成,特别是碳水化合物中还原糖的含量达到29.4%。发酵过程中主要是将部分碳水化合物转化为乙醇。 Zymobacter palmae在250m1三角烧瓶中发酵甘露醇生产乙醇的最适培养基为:甘露醇20.0g/L,酵母膏0.5g/L; MgSO4·7H2O0.1g/L;KH2PO42.0g/L; K2HPO47.0g/L;(NH4)2SO41.0g/L,PH=6.0。通过正交分析实验得到Z. palmae利用甘露醇发酵生产乙醇的最佳条件为摇床转速150rpm,温度28。C,发酵液体积150ml。在最佳发酵条件下,乙醇的最大产量为0.429g乙醇儋底物,乙醇转化率达到理论值的84%。 在氮源及其他营养成分固定的条件下,工业酵母菌R1-11利用马尾藻提取液发酵生产乙醇的含量为0.385%(V/V),而工业酵母菌R1-12生产乙醇的含量为0.275%(V/V),对比可以得出,R1-11利用马尾藻提取液生产乙醇的能力要高于工业酵母R1-12。R1-11在含有外加氮源的培养基中生产得到的乙醇含量为0.594%(V/V),R1-11在无外加氮源的发酵培养基中发酵生产的得到的乙醇含量为0.385%(V/V)。因此,碳氮比的比例对于利用马尾藻提取液提高生产乙醇含量有重要影响。


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