酶菌共降解秸稈應用技術研究.pdf

1、中國農作物秸稈的年產量高達7億多噸，其中玉米秸稈達2億多噸，絕大部分未得到合理的開發(fā)利用，浪費嚴重，而且造成了嚴重的環(huán)境污染。利用生物技術將纖維素原料轉化為單糖，進一步生產蛋白飼料或其他發(fā)酵產品是實現(xiàn)可再生資源充分利用的有效途徑，不僅能解決糧食危機、能源危機及環(huán)境污染等問題，還可調整農業(yè)產業(yè)結構，促進農業(yè)可持續(xù)發(fā)展。 本文以生物降解玉米秸稈，獲得可發(fā)酵性糖或蛋白飼料為目的。采用酶菌共降解方法，分別研究了纖維素酶降解玉米秸稈的工藝

2、條件、酶菌共降解玉米秸稈木質纖維素的工藝條件以及混合菌共降解玉米秸稈生產蛋白飼料的工藝條件。通過檢測酶解液中還原糖含量，共降解過程中木質纖維素含量及粗蛋白含量的變化，結合電鏡掃描和紅外光譜，獲得如下結果： (1)優(yōu)化了纖維素酶降解玉米秸稈的工藝條件。在所研究的酶解體系中：①最佳單因素為pH4.8、酶解時間17h、酶解溫度50℃、底物濃度1.0％、酶用量100u。通過正交實驗確定了最適反應條件：當?shù)孜餄舛葹?.5％，加酶量為100

3、u時，在pH4.8的檸檬酸-檸檬酸鹽緩沖液反應體系中，48℃酶解18h時，還原糖得率430.2mg/g秸稈。②通過正交實驗考察了NaOH的預處理效果，最佳條件為：6％NaOH溶液在120℃溶脹30min；酶解后，還原糖得率提高了11.2％。采用檸檬酸-檸檬酸鹽緩沖液反應體系的得糖率最高(487mg/g秸稈)；秸稈粒度選擇60目；轉速為100r/min時，酶解液中總還原糖量最高；酶解受加酶方式的影響，在加酶總量不變的情況下，分3次加酶效果

4、最好。 (2)確定了降解秸稈的復合酶組分及酶解條件。①通過正交實驗確定了商品酶在復合酶中的比例：纖維素酶300u、木聚糖酶100u、β-葡聚糖酶300u、果膠酶600u、淀粉酶200u。②該復合酶的最適反應條件為：溫度50℃、pH5.5、反應時間17h。 (3)確定了黃孢原毛平革菌降解秸稈的工藝條件。①優(yōu)化后的黃孢原毛平革菌培養(yǎng)基組成為：10％麩皮汁和1％葡萄糖為碳源，0.05％的硫酸銨為氮源，磷酸二氫鉀0.4g/L及硫

5、酸鎂0.1％。②確定了玉米秸稈菌酶共降解工藝：先利用黃孢原毛平革菌固體發(fā)酵降解部分木質素，破壞木質纖維素的復雜結構，釋放纖維素和半纖維素：再添加外源纖維素酶和木聚糖酶降解纖維素和半纖維素，獲得可發(fā)酵性糖類物質。黃孢原毛平革菌培養(yǎng)12d時LiP酶活達到最大值11.3u/g，15d時Lac酶活達到最大值0.0992u/g，秸稈降解集中在10-20d間，第25d時菌解結束，干基總損失率為18.94％；再經過6d的酶解，纖維素、半纖維素的含量分

6、別從27.1％、20.3％下降到13.1％、11.9％。玉米秸稈經菌酶共降解，木質素、纖維素、半纖維素的降解率分別達到67.0％、60.4％、33.0％，還原糖含量達0.507g/g秸稈。 (4)進行了白腐菌與綠色木霉降解玉米秸稈的研究，在此基礎上接種飼料酵母，確定了混合菌共降解秸稈生產蛋白飼料的工藝條件：黃孢原毛平革菌固體發(fā)酵的第10d時接入綠色木霉，共降解到22d時，接入8％的產阮假絲酵母，在秸稈：麩皮為3.0:1、固液比為