木糖渣酶水解及L-乳酸發(fā)酵的研究.pdf

1、木糖渣是在木糖生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢渣,它是一種木質(zhì)纖維素,含有48.5％的纖維素。木糖渣含有較高濃度的硫酸根離子和水分,極易腐敗污染大氣和水源,同時它的存放需占用大量地方。這在很大程度上對生態(tài)環(huán)境造成巨大的壓力和威脅,也大大限制了木糖產(chǎn)業(yè)的健康、持續(xù)發(fā)展。由于部分半纖維素已經(jīng)被利用,纖維素含量較高,十分適合用于生產(chǎn)水解糖用于發(fā)酵,變廢為寶。L-乳酸是一種廣泛使用的有機酸,它的聚合物-聚乳酸(PLA),可以用來生產(chǎn)生物可降解塑料。本文以資源

2、綜合利用為目的,采用Bacillus coagulans ID為發(fā)酵菌株,對木糖渣酶解發(fā)酵生產(chǎn)L-乳酸的工藝進行研究。
　　 研究表明,不同來源的纖維素酶濾紙酶活差異較大,它們之間具有協(xié)同效果,當(dāng)喜明纖維素酶與和氏璧纖維素酶的質(zhì)量比例為1:2時,其協(xié)同效果最好。當(dāng)向纖維素酶體系中補加β-葡糖苷酶時,木糖渣糖化效果顯著提高,當(dāng)和氏璧纖維素酶:喜明纖維素酶:β-葡糖苷酶比例為2:4:9時,木糖渣糖化效果最好。金屬離子、有機溶劑、表面

3、活性劑會對混合酶的糖化作用產(chǎn)生影響,在一定濃度范圍內(nèi),Co2+、Mg2+、Zn2+、PEG、檸檬酸、甘油、吐溫80對混合酶糖化具有促進作用,而Cu2+、Mn2+、Ni2+、甲醇、乙醇、甲醚、SDS對混合酶糖化具有抑制作用。
　　 木糖渣的糖化反應(yīng)需要合適的反應(yīng)條件,研究表明,反應(yīng)溫度為50℃,搖床轉(zhuǎn)速為180r／min,緩沖液pH在5左右,緩沖液摩爾濃度0.05-0.1mol／L。不同的加酶量和不同的底物濃度會影響到酶解速率和最

4、終的還原糖濃度,提高加酶量和底物濃度會促進酶解作用,但隨著加酶量的提高,還原糖增加幅度減小,因此,從經(jīng)濟方面考慮,我們選擇15％的底物濃度和0.64％(W／V)的加酶量。在酶解過程中,隨著反應(yīng)的進行,反應(yīng)速度不斷降低,在反應(yīng)過程的中期和后期補加纖維素酶,可以維持較高的反應(yīng)速率,且分兩批添加酶的還原糖產(chǎn)量要高于一次性全部添加,在此基礎(chǔ)上還研究了β-葡聚糖酶的不同加入方式會對糖化效果的影響。
　　 采用單因素實驗法通過對發(fā)酵時間、發(fā)

5、酵溫度、碳酸鈣的加入量、裝液量、搖床轉(zhuǎn)速的研究,獲得利用木糖渣酶解液發(fā)酵L-乳酸的分別酶解發(fā)酵方法的最佳條件。通過發(fā)酵實驗結(jié)果可知本實驗的發(fā)酵工藝是可行的。同時糖化發(fā)酵可以提高乳酸產(chǎn)量,而且簡化了工藝、減少了設(shè)備投資。因此它有利于實現(xiàn)工業(yè)化。實驗中發(fā)現(xiàn)酶解8h接入Bacillus coagulans ID產(chǎn)酸效果最好,達到了纖維素酶和菌的最優(yōu)協(xié)調(diào)。另外,從分步法和同步法實驗對比發(fā)現(xiàn),同步法最終乳酸濃度可達47.0g／L,比分批法還高,說