纖維素酶的液體發(fā)酵與楊木生物轉(zhuǎn)化乙醇.pdf

1、隨著傳統(tǒng)化石燃料供應(yīng)的日益緊張,且將不可避免地耗盡,燃料乙醇作為理想的替代能源之一受到越來越多的關(guān)注。目前幾乎所有的燃料乙醇都利用糧食原料生產(chǎn)而來,而供應(yīng)更豐富,價(jià)格更低廉的木質(zhì)纖維素生物質(zhì)沒能得到更廣泛的利用。木質(zhì)纖維生物質(zhì)轉(zhuǎn)化成乙醇的關(guān)鍵問題是,缺少低成本的打破木質(zhì)素與纖維素緊密結(jié)合的預(yù)處理技術(shù),缺少快速的纖維素和半纖維素解聚而釋放出游離糖分子的技術(shù),缺少高效利用己糖和戊糖生產(chǎn)乙醇的發(fā)酵工藝。
　　 本文基于優(yōu)化和比較木質(zhì)纖

2、維生物質(zhì)生物轉(zhuǎn)化乙醇工藝這一目的,進(jìn)行了里氏木霉RUT C-30液體發(fā)酵產(chǎn)纖維素酶實(shí)驗(yàn),楊木的稀酸預(yù)處理及其同步糖化發(fā)酵轉(zhuǎn)化乙醇實(shí)驗(yàn),楊木蒸汽爆破預(yù)處理及其同步糖化共發(fā)酵產(chǎn)乙醇實(shí)驗(yàn)。
　　 通過統(tǒng)計(jì)軟件SPSS進(jìn)行方差分析及LSD分析表明,接種物對(duì)里氏木霉RUTC-30產(chǎn)纖維素酶的影響有顯著性差異。然后,利用實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)軟件Design-Expert尋找適宜的麩皮與微晶纖維素的配比以研究麩皮對(duì)里氏木霉RUT C-30產(chǎn)纖維素酶的影響

3、。結(jié)果表明,適當(dāng)?shù)柠熎ぬ砑恿磕軌虼龠M(jìn)纖維素酶的生產(chǎn)；通過二元二次正交旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計(jì),確定了微晶纖維素含量和麩皮含量分別為1.223％和2.350％的優(yōu)化產(chǎn)酶條件。此條件下,在250 ml搖瓶中濾紙酶活達(dá)到6.383 IU/ml,得率系數(shù)521.913FPIU/g微晶纖維素:在7.5 L發(fā)酵罐中,濾紙酶活和得率系數(shù)分別為6.807 IU/ml和556.582 FPIU/g微晶纖維素。相比于優(yōu)化前,優(yōu)化后搖瓶實(shí)驗(yàn)和發(fā)酵罐實(shí)驗(yàn)中濾紙酶活分別提高

4、了14.247％和17.403％,但纖維素酶的得率系數(shù)卻分別降低了6.584％和4.004％。嘗試分別以酸解楊木殘?jiān)驼羝茥钅緷{替代微晶纖維素作為碳源,最終獲得最高濾紙酶活為1.953 IU/ml和1.745 IU/ml。
　　 根據(jù)快速登高法獲得了最優(yōu)楊木屑的稀硫酸預(yù)處理?xiàng)l件,即0.4％的硫酸中加入15％(w/v)楊木屑,在190℃下反應(yīng)75分鐘。經(jīng)過稀酸預(yù)處理,約66％的半纖維素和20％的纖維素溶解于酸解液。以大腸桿菌K

5、O11為發(fā)酵菌株,在酶載入量為20FPIU/g酸解殘?jiān)耐教腔l(fā)酵過程中,得到9.7g/l的乙醇產(chǎn)量,約占理論產(chǎn)量(以葡聚糖計(jì))的63.3％。酸解液經(jīng)過Ca(OH)2脫毒,初始還原糖量為47.2 g/l,以大腸桿菌KO11為發(fā)酵菌株,最高乙醇產(chǎn)量為12.4g/l,約占理論產(chǎn)量(以葡萄糖計(jì))的56.9％。
　　 蒸汽爆破楊木漿呈褐色泥狀,含水量約為96.5％。以大腸桿菌KO11為發(fā)酵菌株,在酶載入量為20 FPIU/g蒸汽爆破殘