綜合利用甘蔗渣制備低聚木糖和燃料乙醇的研究.pdf

1、暨南大學(xué)碩士學(xué)位論文暨南大學(xué)碩士學(xué)位論文綜合利用甘蔗渣制備低聚木糖和燃料乙醇的研究綜合利用甘蔗渣制備低聚木糖和燃料乙醇的研究Comprehensiveutilizationofsugarcanebagassefpreparationofxyliooligosacidescellulosicethanol作者姓名：周鵬飛指導(dǎo)教師姓名及學(xué)位、職稱：劉澤寰博士研究員學(xué)科、專業(yè)名稱：微生物學(xué)論文提交日期：2014年5月論文答辯日期：2014年5

2、月答辯委員會主席：論文評閱人：學(xué)位授予單位和日期：暨南大學(xué)碩士學(xué)位論文I摘要摘要甘蔗渣是制糖工業(yè)的廢棄物，是一種纖維素和半纖維素含量較高的可再生資源，來源廣泛。為了提高甘蔗渣的附加值，本研究采取堿法提取甘蔗渣的半纖維素，進而酶解生產(chǎn)低聚木糖（XOS）。同時，在低纖維素酶酶量下，比較了不同發(fā)酵模式利用堿處理甘蔗渣纖維素發(fā)酵生產(chǎn)燃料乙醇。該研究的實施，將產(chǎn)生一定的社會實際應(yīng)用價值。NaOH濃度、固液比和堿提取時間是甘蔗渣半纖維素相對提取率的

3、重要影響因素。在單因素實驗的基礎(chǔ)上，利用響應(yīng)面法設(shè)計優(yōu)化提取工藝，最終得到堿法提取最佳工藝條件為：12%NaOH（wv），固液比2.78:50，提取時間為5.1h。在最佳條件下，甘蔗渣半纖維素提取率達到94.5%。以提取的半纖維素為底物，利用工程菌株P(guān)ichiapastisX33克隆表達的內(nèi)切木聚糖酶為催化劑，酶解制備低聚木糖。研究了酶量、pH和酶解時間對XOS組分的影響。結(jié)果表明，采用該重組酶酶解甘蔗渣半纖維素只產(chǎn)生木二糖和木三糖。響

4、應(yīng)面法優(yōu)化結(jié)果表明：（1）酶解制備木二糖的最佳工藝條件為：酶量2.51Ug，酶解時間6.96h，酶解溫度45℃，pH5.18；（2）制備木三糖的最佳工藝條件為：酶量2.60Ug，酶解時間6.64h，酶解溫度50℃，pH6.0。在各自最佳條件下，最終得到的木二糖和木三糖濃度分別是0.59和0.34mgmL。用纖維素酶酶解堿提取后的甘蔗渣殘渣，結(jié)果表明增加酶量可提高甘蔗渣酶解效率，而增加底物會降低酶解效率。纖維素酶酶量為7.5FPUg底物時

5、，隨著底物濃度的增加，甘蔗渣纖維素水解效率從89.27%降至75.06%，但獲得的葡萄糖濃度從12.69gL提高到55.8gL。在此基礎(chǔ)上，采用了四種不同發(fā)酵模式包括同步糖化發(fā)酵、分批補料同步糖化發(fā)酵、半同步糖化發(fā)酵和分批補料半同步糖化發(fā)酵對該殘渣進行了乙醇發(fā)酵。結(jié)果表明，發(fā)酵底物濃度的增加會降低發(fā)酵效率。在底物濃度為14.62%和20%時，發(fā)酵效率分別為74.2%和62.73%，最終乙醇濃度均大于40gL，達到了工業(yè)乙醇蒸餾的最低要求