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木糖渣是工业生产中玉米芯经酸水解制取木糖后剩下的纤维残渣,量大而集中。目前这些纤维废弃物不但没有得到有效的利用,反而造成严重的环境污染。乳酸是生产聚乳酸的材料,用聚乳酸可进一步生产生物可降解塑料以减少塑料制品对环境造成的白色污染,这就导致了对乳酸需求量的急剧增长。聚氨基葡萄糖作为一种安全、无毒、高效的微生物絮凝剂,在当前水资源短缺和水价提高的情况下,为水质提升处理及回用技术提供了可靠的技术保证。本论文就是以木糖渣为原料通过米根霉LY-07发酵同时生产需求不断递增的乳酸与用于水质安全无毒净化处理的微生物絮凝剂聚氨基葡萄糖,通过对转化过程的研究和优化,为纤维废物资源的开发应用提供数据参考。实验中,采用纤维素酶对原料木糖渣进行酶解,把其中的纤维素成分生物转化为还原糖,研究pH,温度,底物浓度,酶浓度等因素对酶解过程的影响,提高木糖渣向还原糖的转化率;将酶解液用于米根霉LY-07发酵制乳酸,研究米根霉LY-07在酶解液中的生长形态并探索菌球的形成条件,采用单因素和正交实验依次确定培养基的最佳配比和培养条件的最优组合,以使乳酸得到最大的转化率;收集发酵废液中的菌体生物量,用化学法提取菌体中的聚氨基葡萄糖,分别对稀碱脱蛋白和浓碱脱乙酰基的条件进行优化,最终获得与乳酸联产的高效、可生物降解的微生物絮凝剂。所得结果如下:(1)本实验所用的纤维素酶较适宜的pH范围为5-5.4,属于一种酸性酶。该纤维素酶对木糖渣进行酶解的最佳条件为:pH5.2;温度55℃;纤维素酶添加量40U/(g木糖渣);木糖渣底物浓度100g/L。在此最佳条件下水解木糖渣,24h时水解完全,最终所得酶解液中还原糖浓度为27.52g/L,对木糖渣的相对转化率为27.52%。(2)米根霉LY-07菌丝生长及孢子萌发速度较慢,采用酵母粉作为氮源以加快其生长及萌发速度;同时,将发酵液的起始pH值降低至2.5以抑制菌丝的快速旺盛生长,避免由于菌丝过快生长缠绕而引起菌体结团结块现象,得到了理想的菌体形态—直径2mm以内的菌球。(3)用浓缩后的木糖渣酶解液进行米根霉LY-07发酵产乳酸,通过正交试验确定了培养基成分的最佳配比为:酶解液中还原糖浓度为5%,酵母粉0.35%,MgS04·7H20 0.04%,ZnS04-7H2O 0.0075%,KH2PO4 0.02%,;培养条件的最佳组合为:温度33℃,转速140rpm,装液量50mL,纱布层数10层。在此最优条件下,米根霉LY-07乳酸发酵的最终发酵时间为72h,此时乳酸的浓度达到了29.3g/L,对还原糖的转化率相应为58.6%。(4)用化学法提取米根霉LY-07菌体中的聚氨基葡萄糖,确定了稀碱脱蛋白的的较优条件为:在体积三倍于湿菌体、浓度为5%的NaOH溶液中沸水浴处理2h;浓碱脱乙酰基正交实验的优化结果为:NaOH溶液的浓度40%,处理温度110℃,处理时间2h。其中,NaOH溶液的浓度对脱乙酰度的影响最大,且浓度大时,处理效果较好。最后得到了灰白色片状的聚氨基葡萄糖,脱乙酰度为86.3%,相对于干菌体的得率为5.4%。其中,由于干菌体中碳酸钙的存在,使实际得率相对于理论得率偏低。本项研究利用木糖渣为出发原料,用特征性微生物米根霉LY-07联产乳酸和微生物絮凝剂聚氨基葡萄糖,经过研究为形成新的环境生物技术工艺奠定数据基础,从而为草质纤维废弃物的资源化利用和新产品开发提供新的技术途经。通过应用基础性研究不但为今后生物质利用形成新的经济增长点,而且还会带动本技术领域研究逐步深入。因此,本项研究具有科学与技术意义。