慈竹制丁醇工藝技術的研究.pdf

1、探討了慈竹材的不同預處理方法和條件與水解過程單糖轉化率和丙酮丁醇梭菌（Clostridium acetobutylicum8011）發(fā)酵生產丁醇的關系，考察了慈竹為原料生產丁醇的可行性。研究了竹材經過六種不同的預處理方式（包括化學法預處理：硫化鈉/氫氧化鈉（Na2S/NaOH）；機械-化學法預處理：盤磨-氫氧化鈉（NaOH）、盤磨-氫氧化鈉/過氧化氫（NaOH/H2O2）、盤磨-氨水、盤磨-氨水/氫氧化鉀（KOH）、盤磨-氨水/磷酸鉀（

2、K3PO4）等）對其酶水解的影響。研究了不同方法預處理后的物料的化學組成、水解產物中糖的種類和組分變化。綜合考慮預處理方式改善水解效率的程度，證實化學法硫化鈉/氫氧化鈉（Na2S/NaOH)預處理效果最優(yōu)。優(yōu)化了硫化鈉/氫氧化鈉（Na2S/NaOH）預處理后物料的纖維素酶水解工藝條件。采用優(yōu)化后的酶水解工藝條件，制備硫化鈉/氫氧化鈉（Na2S/NaOH）預處理物料的纖維素酶水解液，選用丙酮丁醇梭菌作為發(fā)酵菌株，優(yōu)化該菌株的最優(yōu)培養(yǎng)基組分

3、，通過Plackett-Burman實驗，最陡爬坡實驗和中心組合設計實驗方法，分別進行厭氧發(fā)酵制取丁醇，測定了丁醇的濃度。
　　1)為了提高纖維素酶水解的轉化率，采用單因素和正交試驗設計方法，對不同預處理方法的工藝參數對酶水解液還原糖產率的影響進行了探討，優(yōu)化不同預處理方法的工藝條件。研究結果表明，①盤磨-氫氧化鈉（NaOH）預處理過程中，NaOH段的最佳預處理條件為：預處理溫度90 oC、固液比1：5（g/ml，下同）、時間2

4、h、NaOH用量12％（g/g絕干），此最佳條件下處理得到的物料，在pH4.8、加酶量20 FPU/g、反應溫度50 oC的條件下酶解24 h，還原糖產率為37.50%；②盤磨-氫氧化鈉/過氧化氫（NaOH/H2O2）預處理過程中，增加H2O2用量，還原糖產率下降，說明添加H2O2不利于纖維素酶水解纖維素；③盤磨-氨水預處理過程中，溫度對還原糖產率的影響較明顯；④氨水預處理液中加入強堿氫氧化鉀，不僅加速了預處理的脫木素過程,還提高了還原

5、糖產率及酶解纖維轉化率,是一種很有前景的預處理方法；⑤盤磨-氨水/磷酸鉀（K3PO4）預處理過程中，還原糖產率比未加K3PO4時高，但是還原糖產率增加不顯著。
　　2)選擇六種不同預處理方法的較優(yōu)預處理條件進行大樣預處理，比較預處理過程中物料組分的變化情況以及酶水解后物料的還原糖產率等因素，篩選出一種較好的預處理方法。結果表明：硫化鈉/氫氧化鈉（Na2S/NaOH）預處理后，木質素的脫除率很高，可以達到96.96%。預處理后物料的

6、纖維素酶水解實驗中，硫化鈉/氫氧化鈉預處理所得物料的酶解還原糖產率可以達到86.67%、相對于原料的還原糖產率可以達到44.81%，葡萄糖產率以及纖維素轉化率都較高，是一種較好的纖維原料預處理方法。
　　3)以硫化鈉/氫氧化鈉（Na2S/NaOH）預處理后物料為原料，研究了纖維素酶水解的主要影響因素，包括pH、溫度、底物濃度、酶用量、時間、打漿度和吐溫80用量；并對吐溫80影響纖維素酶水解的原因進行了探討。通過單因素優(yōu)化實驗可知，

7、在pH值5.2、溫度50 oC、底物質量濃度28.6 g/L、酶用量25 FPU/g、吐溫80用量1mg/g的條件下水解52 h，打漿度13°的物料還原糖產率可以達到47.33%。
　　4)對慈竹硫化鈉/氫氧化鈉（Na2S/NaOH）預處理后物料進行酶水解，得到以葡萄糖含量為主的纖維素酶水解液。然后采用Plackett-Burman實驗、最陡爬坡實驗和中心組合設計實驗對丁醇發(fā)酵的培養(yǎng)基條件進行優(yōu)化。實驗優(yōu)化得到生物素：1.31 m