稻草生物質預處理及其纖維素酶發(fā)酵耦合產醇研究.pdf

1、纖維素類生物質是自然界中最豐富的可再生資源，其對人類未來能源的保障有著巨大的潛力。纖維素酶是一種能將纖維素類物質降解成單糖或多糖化合物的多組分復合酶系，主要由葡聚糖內切酶、葡聚糖外切酶和葡萄糖苷酶組成。纖維素酶廣泛應用于紡織、飼料、食品、能源等行業(yè)。本文實驗研究稻草生物質的不同方法預處理對其組成成分以及發(fā)酵產酶效果的影響，同時考察同步發(fā)酵產酶與糖化以及耦合產醇發(fā)酵的工藝條件。論文主要研究內容及結果如下：
　　（1）采用稀酸、稀堿、

2、高溫稀堿、亞硫酸鹽法(SPORL法)、稀酸-亞硫酸鹽法（稀酸SPORL法）對粉碎稻草秸稈預處理，考察不同預處理方法對稻草基質多菌發(fā)酵產纖維素酶的影響，分析預處理前后稻草基質主要成分變化，酶水解液中糖組分的含量。結果表明：稀酸SPORL法處理的稻草粉固態(tài)發(fā)酵產酶效果較好，發(fā)酵羧甲基纖維素酶（CMCase酶）和β-葡萄糖苷酶（β-G）酶活分別達到21511.22U/g和51508.41U/g，酶水解率達到84.99％。稀酸預處理對稻草基質中

3、的半纖維素去除效果較好，含量由20.77%下降到7.34%；稀堿高溫處理對木質素脫除效果較好，Klason木質素含量由12.47%下降到7.58%。酶解糖化實驗發(fā)現，未處理稻草粉酶水解率為17.82%，稀堿高溫法處理稻草粉酶水解率達到91.66%。稀酸和稀酸SPORL法處理稻草粉基質的酶解糖化液中，戊聚糖占總糖含量分別為7.38%和6.92%。
　?。?）三菌混合固態(tài)發(fā)酵產纖維素酶條件優(yōu)化。以CMCase酶活為指標，采用單因素和響

4、應面分析法對三菌混合固態(tài)發(fā)酵產纖維素酶條件進行優(yōu)化研究，確定最優(yōu)發(fā)酵條件：在白腐菌和黑曲霉雙菌混合培養(yǎng)2天后接入釀酒酵母，白腐菌NS75、黑曲霉NS83和釀酒酵母SP5的接種比例為1:2:1.5（v/v/v），稻草粉基質的料水比為1:2(w/v)時，發(fā)酵產CMCase酶活達到24209.4U/g。
　?。?）跟蹤檢測固態(tài)發(fā)酵培養(yǎng)基中還原糖含量變化，考察接入酵母菌對多菌發(fā)酵產纖維素酶的影響，實驗發(fā)現，接入酵母菌后培養(yǎng)基中還原糖含量都

5、明顯下降，并維持于一個較低含量狀態(tài)，發(fā)酵產纖維素酶酶活明顯高于未接入酵母組。結果說明培養(yǎng)基中產生的還原糖對白腐菌和黑曲霉產酶代謝具有一定的反饋抑制作用；降低培養(yǎng)基中還原糖含量，有利于產纖維素酶發(fā)酵。接入酵母菌能夠消耗發(fā)酵體系中產生的還原糖和有效延長固態(tài)發(fā)酵產纖維素酶的穩(wěn)定期。
　?。?）預處理稻草粉基質產酶糖化和酵母發(fā)酵產醇實驗。0.5%稀酸亞硫酸鹽預處理的稻草粉基質發(fā)酵產酶，酶解糖化和耦合產醇效果最好；酶解糖化還原糖濃度達50.