氧化還原電位調控菊芋為底物的丁醇發(fā)酵.pdf

1、碩士學位論文氧化還原電位調控菊芋為底物的丁醇發(fā)酵BatchButanolFermentationUsingJerusalemArtichokewithOxidoreductionPotentiaIControI學號：21118115完成日期：201466大連理工大學DalianUniversityofTechnology大連理工大學碩士學位論文摘要生物丁醇是解決世界能源緊缺、環(huán)境污染等問題的理想選擇，但其生產成本居高不下，利用糧食類原料

2、引發(fā)眾多爭議。菊芋是一種非糧作物，近年來其作為新型發(fā)酵底物受到了越來越多的關注。在前期實驗中，以菊芋為底物的丁醇發(fā)酵存在著溶劑產量低、發(fā)酵終點殘?zhí)禽^高、“酸崩潰”等問題。本文將采用全程ORP調控策略以及ORP、pH階段性調控策略分別對模擬菊芋物料的混合糖體系以及真實菊芋物料開展丁醇發(fā)酵的優(yōu)化研究，內容如下：1采用ORP全程調控混合糖模擬菊芋物料為底物的丁醇發(fā)酵，丁醇產量均在910gL。1以上，殘?zhí)菨舛染?20gL‘1以下，乙酸和丁酸的

3、濃度均在210gL’1以下，其中在控制ORP不低于460mV條件下，丁醇及總溶劑濃度分別達到1319gL‘1及1971gL～，相對于空白對照組分別提高了13938％及11707％。該策略可以促進菌體生長，大幅度提高目標產物丁醇產量和果糖利用率，降低有機酸積累并促進有機酸重吸收。2采用ORP和pH階段性調控策略進一步優(yōu)化以混合糖模擬菊芋物料為底物的丁醇發(fā)酵。結果表明丁醇產量均在9。01gL‘1以上，其中，在先控制pH恒為5：5至OD08，

4、后控制ORP不低于460mV的發(fā)酵條件下，丁醇及總溶劑最高，分別達到lO78gL以及1658gL～，相對于空白對照組分別提高了9564％及8260％。該策略可以較為明顯的影響菌體代謝活性，提高丁醇的產量和果糖利用率，解決了單一控制ORP因素發(fā)酵實驗中出現(xiàn)的發(fā)酵時間過長的問題以及單一控制pH因素發(fā)酵實驗中出現(xiàn)的有機酸相對較高的問題。3在混合糖模擬菊芋物料優(yōu)化方案的基礎上，通過全程控制ORP對以菊芋物料為底物的丁醇發(fā)酵進行進一步優(yōu)化。結果表

5、明其非常有利于菌體生長，并且目標產物丁醇產量均在654gL‘1以上。其中，在控制ORP不低于460mV條件下，丁醇及總溶劑濃度分別達到688gL。1和1094gL一，相對于空白對照組分別提高了4957％和4844％。ORP調控策略對于以菊芋真實物料為底物的發(fā)酵是較為有效的，能夠增強對還原性底物的利用，并提高目標產物的產量。該實驗也進一步驗證了控制ORP的方法對于改進丁醇發(fā)酵的可行性。4在前期優(yōu)化方案基礎上，采用ORP和pH階段性調控菊芋