樟树叶纤维素协同发酵及产乙醇的工艺研究

来源 :中南林业科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yangjianke
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目前,可再生碳源如木质纤维素生物质等作为一种可供选择性的能源原料,被广泛应用于生物炼制,经预处理后由酶水解产生还原糖并用于生物燃料的生产。木质纤维素生物质转化需要纤维二糖水解酶、β-葡萄糖苷酶和内切纤维素酶等一系列酶的协同作用,但纤维素生物转化所面临的瓶颈之一是酶解成本偏高。而解决该问题的一种较有潜力的方案就是在纤维素转化过程中利用微生物获得所需酶系,从而减少用酶成本。利用微生物间的协同作用,产生高效降解纤维素的酶系,用于木质纤维素转化为生物燃料及各类化学产品具有重要应用前景。本研究以高产纤维素酶真菌为出发菌株,通过探讨不同菌株间的协同作用,筛选出一种能够高效转化纤维素的双菌体系,并优化其发酵条件,以探讨该体系在生物乙醇发酵中的效果。本论文的主要结果如下:1.以三种高产纤维素酶菌株斜卧青霉、黑曲霉C112和里氏木霉RutC-30为出发菌种,通过不同的菌种组合与比例进行樟树叶纤维素协同发酵,研究双菌种间的协同作用,获得能大幅提高产糖量的菌种组合为里氏木霉和青霉,接种体积比为8:2,接种量为10%,该比例下的还原糖浓度为1.48 g/L,高于单菌发酵还原糖浓度0.48 g/L,是其3.1倍。2.采用单因素和响应面相结合的方法,利用里氏木霉和青霉的协同作用进行糖化发酵,得到最佳协同发酵条件为:初始pH 6.5,樟树叶粉末5.9%,发酵温度32.1℃,发酵时间5.8 d,在该条件下的模型预测产糖量为2.91 g/L,验证试验得到产糖量为2.96 g/L,为优化前的2倍。3.基于青霉和里氏木霉协同糖化发酵条件的优化结果,继续进行分步法乙醇发酵的研究,获得纤维素乙醇分步发酵的最佳参数为:氮源为1.4 g酵母浸粉、安琪酵母接种量9%、乙醇发酵时间40 h,乙醇得率为1.41 mg/mL。4.将纤维素降解菌斜卧青霉、黑曲霉C112、里氏木霉RutC-30以不同比例及组合和安琪酵母进行纤维素乙醇同步发酵的探讨分析,确定最适同步法乙醇发酵的菌种组合为黑曲霉C112与里氏木霉RutC-30,接种体积比为1:9。获得的最佳发酵参数为:樟树叶添加量12%、pH 5.9、培养温度31.6℃,乙醇得率为7.22 mg/mL。
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