甘油預(yù)處理與酶耦合法在制取生物乙醇及提取DNJ中的應(yīng)用研究.pdf

1、植物纖維素生物質(zhì)資源,是一種潛在的可再生的綠色能源,而且在地球上的儲(chǔ)量十分豐富。如果能將這些產(chǎn)量巨大的植物纖維素轉(zhuǎn)化為用途廣闊的化工產(chǎn)品,不僅可以緩解人類目前面臨的糧食和能源危機(jī),而且在解決農(nóng)作物資源對(duì)環(huán)境的污染等問題上發(fā)揮重大作用,對(duì)于人類社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展具有非常重要的意義。
　　首先,對(duì)天然甘蔗渣進(jìn)行成分分析,得出甘蔗渣中的纖維素、半纖維素和木質(zhì)素含量分別為36％、38%和15%。利用H2SO4、NaOH和甘油對(duì)甘蔗渣進(jìn)行預(yù)處

2、理,處理后的甘蔗渣固形物中纖維素的含量百分比分別為58.49%、64.81%和54.9%?？傊?通過對(duì)甘蔗渣預(yù)處理前后的成分分析,為后續(xù)的甘蔗渣誘導(dǎo)產(chǎn)酶、甘蔗渣酶解糖化、甘蔗渣混合發(fā)酵產(chǎn)乙醇提供了數(shù)據(jù)支持。
　　其次,對(duì)里氏木霉(CICC40359)進(jìn)行發(fā)酵產(chǎn)酶優(yōu)化,得出了里氏木霉最佳產(chǎn)酶條件為初始培養(yǎng)基中尿素濃度為2g/L,豆粕濃度為12g/L,初始pH值為4.0。在該條件下以甘油預(yù)處理甘蔗渣為底物,誘導(dǎo)里氏木霉產(chǎn)纖維素酶時(shí),發(fā)

3、酵產(chǎn)酶周期為7d,比未處理甘蔗渣縮短了3d。而相應(yīng)的濾紙酶活為1.31IU/mL,比未處理甘蔗渣提高了16.96%。因此,甘油預(yù)處理的甘蔗渣可以高效地誘導(dǎo)里氏木霉發(fā)酵生產(chǎn)纖維素酶。
　　第三,對(duì)H2SO4、NaOH和甘油預(yù)處理的甘蔗渣進(jìn)行纖維素酶降解,優(yōu)選出甘油為最佳預(yù)處理溶劑。進(jìn)而考察甘油預(yù)處理甘蔗渣的處理時(shí)間和處理溫度對(duì)甘蔗渣酶解糖化的影響,得到最佳的預(yù)處理?xiàng)l件為:預(yù)處理溫度為210℃,時(shí)間為3h。在該條件下,對(duì)甘油預(yù)處理甘蔗

4、渣的酶解時(shí)間進(jìn)程進(jìn)行考察,當(dāng)酶解進(jìn)行72h時(shí),酶解液中葡萄糖濃度最高達(dá)2.57g/L,優(yōu)于未處理甘蔗渣(0.27g/L)。因此,證明了對(duì)甘蔗渣進(jìn)行甘油預(yù)處理可以提高纖維素的糖化率。
　　第四,分別考察了黑曲霉與休哈塔假絲酵母的接種體積比和黑曲霉與休哈塔假絲酵母的接種量總和,以及休哈塔假絲酵母的接種延遲時(shí)間對(duì)混合發(fā)酵生產(chǎn)乙醇的影響,確定了黑曲霉與休哈塔假絲酵母的最佳接種體積比為1:1,最佳接種量為20%,休哈塔假絲酵母的最佳接種延遲

5、時(shí)間為12h。按照最佳接種條件,以甘油預(yù)處理甘蔗渣作為底物進(jìn)行混合發(fā)酵產(chǎn)乙醇,乙醇產(chǎn)量和乙醇得率分別為1.33g/L和86.21%,優(yōu)于未處理甘蔗渣(0.63g/L和75.26%)。
　　最后,分別采用0.05mol/L的HCl、H2SO4和NaOH溶液對(duì)桑葉進(jìn)行處理,優(yōu)選出HCl溶液是最佳的桑葉處理劑。繼而采用纖維素酶產(chǎn)生菌耦合HCl溶液處理桑葉粉,以提取桑葉DNJ,優(yōu)選出最佳的桑葉預(yù)處理菌種為里氏木霉。通過對(duì)里氏木霉發(fā)酵液預(yù)處