玉米秸秆水解液发酵制取燃料乙醇的研究

【摘要】： 发展燃料乙醇产业有助于解决能源紧张、减少环境污染、促进农业发展和新农村建设。本文综述了生物质水解发酵生产燃料乙醇的研究进展;分析了玉米秸秆及其酸水解液的组分;对五种菌株的发酵性能进行了比较,确定用于水解液发酵的菌种,驯化出一株耐高温酿酒酵母,并对其进行了抑制剂耐受性分析;最后驯化出一株能够适应水解液发酵的高产乙醇菌株。 通过对比酿酒酵母、休哈塔假丝酵母、嗜单宁管囊酵母、好食脉孢菌与间型脉胞菌等五种菌种的发酵性能,酿酒酵母种液制备时间最短(对数生长期在6～13 h),在以葡萄糖为碳源的发酵中乙醇得率最高,可用于水解液发酵。 对酿酒酵母经过一梯度温度的驯化,筛选出了一株可在42℃下生长良好的耐高温菌株。通过优化,确定发酵条件为:温度30℃、转速150 rpm、初始pH 5.0、接种量10 %。该耐高温酿酒酵母不能直接用于水解液发酵,需要经过驯化后方能使用。 通过抑制剂耐受性试验,得知该耐高温酿酒酵母可耐受甲酸、乙酸、糠醛的最大浓度分别为2.0 g/L、5.0 g/L、8.0 g/L;生物量得率和甲酸浓度(0～3.0 g/L)几乎表现为一线性关系,且随甲酸浓度增大而直线下降;由混合抑制剂正交试验知,三种抑制剂对耐高温酿酒酵母发酵产乙醇的抑制性由大到小依次为甲酸、乙酸、糠醛;欲提高水解液发酵制取乙醇得率,则必须尽量降低抑制剂的含量,尤其是甲酸的含量。 通过水解液梯度驯化,筛选出一株能够适应水解液发酵的菌株,仍具耐高温性,乙醇得率79 %,糖醇转化率40 %。