利用玉米秸稈半纖維素降解產(chǎn)物發(fā)酵產(chǎn)乙醇菌株的篩選.pdf

1、煤炭、石油資源枯竭，地球污染在日益加重，人類現(xiàn)在亟需尋找一種新的能源以便能夠改變目前這種嚴(yán)峻的能源危機(jī)。乙醇作為一種清潔高效的能源，早已被世界各國所關(guān)注。地球上每年都產(chǎn)生數(shù)以萬計的木質(zhì)纖維素，這也為發(fā)展燃料乙醇產(chǎn)業(yè)提供了豐富的原材料。目前，國內(nèi)纖維素作為發(fā)酵乙醇的原料，其利用率遠(yuǎn)低于國外最好水平，主要原因是產(chǎn)乙醇菌株對秸稈中半纖維素降解產(chǎn)物木糖的糖醇轉(zhuǎn)換率較低。
　　本研究對從保定周邊秸稈堆積場所采集到的樣品進(jìn)行高效利用木糖產(chǎn)乙醇

2、菌株的篩選，同時還篩選得到產(chǎn)半纖維素酶菌株，并以玉米秸稈稀酸水解液和半纖維素酶酶解液為原料，進(jìn)行了乙醇發(fā)酵的初步探索和比較。
　　分離、篩選得到6株可利用木糖發(fā)酵產(chǎn)乙醇的菌株，初始木糖40.0 g/L，(NH4)2SO45.0 g/L，KH2PO41.0 g/L，酵母粉0.5 g/L，MgSO4·7H2O0.5 g/L，pH6.5條件下，利用木糖發(fā)酵產(chǎn)乙醇能力在10.46g/L-12.38g/L之間，木糖利用率在68.75%-79

3、.17%之間，乙醇得率在0.35g/g-0.41g/g之間。對發(fā)酵時間和培養(yǎng)基成分優(yōu)化后，初始性能最佳的菌株M-105在木糖50.0 g/L，(NH4)2SO45.5 g/L，KH2PO41.0 g/L，酵母粉1.5 g/L，MgSO4·7H2O2.0 g/L，pH6.5條件下發(fā)酵60h，乙醇產(chǎn)量和木糖利用率分別達(dá)23.37g/L和98.85%，乙醇得率達(dá)到了0.471g/g。篩選得到16株產(chǎn)半纖維素酶菌株，其中只有3-B009菌株酶活

4、性較穩(wěn)，且酶活力相對較高；在對其進(jìn)行發(fā)酵條件優(yōu)化后，半纖維素酶活力達(dá)341.94U/mL(17097U/g)。
　　在此基礎(chǔ)之上，用2%的稀硫酸對玉米秸稈進(jìn)行了預(yù)處理，脫毒得到玉米秸稈水解液，HLPC-示差折光法測得濃縮水解液木糖含量為46.62g/L，不含葡萄糖。利用M-105菌株發(fā)酵水解液，乙醇產(chǎn)量和木糖利用率分別為10.29g/L和61.39%。利用3-B009發(fā)酵所得半纖維素酶粗酶液處理玉米秸稈，優(yōu)化酶液用量后，酶解48h

5、，木糖含量5.093g/L。半纖維素水解率較低，尚無法直接用于發(fā)酵。
　　基于26S rDNA D1/D2結(jié)構(gòu)域序列的系統(tǒng)發(fā)育分析和初步鑒定表明，高效發(fā)酵木糖產(chǎn)乙醇的菌株M-105為熱帶假絲酵母(Candida tropicalis)；在土豆汁木糖培養(yǎng)基培養(yǎng)5d可形成假菌絲。根據(jù)基于16S rDNA序列的系統(tǒng)發(fā)育分析，半纖維素酶產(chǎn)生菌3-B009屬于類諾卡氏屬(Nocardioides)；高氏一號培養(yǎng)基28℃培養(yǎng)3d，基絲斷裂、形