论文部分内容阅读
植物纤维素生物质资源，是一种潜在的可再生的绿色能源，而且在地球上的储量十分丰富。如果能将这些产量巨大的植物纤维素转化为用途广阔的化工产品，不仅可以缓解人类目前面临的粮食和能源危机，而且在解决农作物资源对环境的污染等问题上发挥重大作用，对于人类社会的可持续发展具有非常重要的意义。首先，对天然甘蔗渣进行成分分析，得出甘蔗渣中的纤维素、半纤维素和木质素含量分别为36%、38%和15%。利用H2SO4、NaOH和甘油对甘蔗渣进行预处理，处理后的甘蔗渣固形物中纤维素的含量百分比分别为58.49%、64.81%和54.9%。总之，通过对甘蔗渣预处理前后的成分分析，为后续的甘蔗渣诱导产酶、甘蔗渣酶解糖化、甘蔗渣混合发酵产乙醇提供了数据支持。其次，对里氏木霉（CICC40359）进行发酵产酶优化，得出了里氏木霉最佳产酶条件为初始培养基中尿素浓度为2g/L，豆粕浓度为12g/L，初始pH值为4.0。在该条件下以甘油预处理甘蔗渣为底物，诱导里氏木霉产纤维素酶时，发酵产酶周期为7d，比未处理甘蔗渣缩短了3d。而相应的滤纸酶活为1.31IU/mL，比未处理甘蔗渣提高了16.96%。因此，甘油预处理的甘蔗渣可以高效地诱导里氏木霉发酵生产纤维素酶。第三，对H2SO4、NaOH和甘油预处理的甘蔗渣进行纤维素酶降解，优选出甘油为最佳预处理溶剂。进而考察甘油预处理甘蔗渣的处理时间和处理温度对甘蔗渣酶解糖化的影响，得到最佳的预处理条件为：预处理温度为210℃，时间为3h。在该条件下，对甘油预处理甘蔗渣的酶解时间进程进行考察，当酶解进行72h时，酶解液中葡萄糖浓度最高达2.57g/L，优于未处理甘蔗渣（0.27g/L）。因此，证明了对甘蔗渣进行甘油预处理可以提高纤维素的糖化率。第四，分别考察了黑曲霉与休哈塔假丝酵母的接种体积比和黑曲霉与休哈塔假丝酵母的接种量总和，以及休哈塔假丝酵母的接种延迟时间对混合发酵生产乙醇的影响，确定了黑曲霉与休哈塔假丝酵母的最佳接种体积比为1：1，最佳接种量为20%，休哈塔假丝酵母的最佳接种延迟时间为12h。按照最佳接种条件，以甘油预处理甘蔗渣作为底物进行混合发酵产乙醇，乙醇产量和乙醇得率分别为1.33g/L和86.21%，优于未处理甘蔗渣（0.63g/L和75.26%）。最后，分别采用0.05mol/L的HCl、H2SO4和NaOH溶液对桑叶进行处理，优选出HCl溶液是最佳的桑叶处理剂。继而采用纤维素酶产生菌耦合HCl溶液处理桑叶粉，以提取桑叶DNJ，优选出最佳的桑叶预处理菌种为里氏木霉。通过对里氏木霉发酵液预处理桑叶的时间进行考察，当桑叶预处理时间为12h，其DNJ的提取量最高可达1.995mg/g。所以，利用纤维素酶产生菌对桑叶进行发酵处理，可以促进桑叶DNJ的释放，从而提高其提取率。综上所述，甘蔗渣经过甘油预处理之后，酶解糖化率和混合发酵生产乙醇得率均比未处理甘蔗渣高。而桑叶经过纤维素酶产生菌的发酵处理，DNJ的提取量也比未经发酵处理的桑叶高。这为今后纤维素材料的高值转化提供了工艺过程和数据支持。