利用黑木耳菌糠生产乙醇研究

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我国是食用菌生产和消费大国,食用菌栽培后剩余菌糠的任意丢弃,不仅造成资源的浪费,而且对环境也造成了污染。本试验以废弃食用菌菌糠再利用为出发点,一方面是将菌糠酸解后进行酒精发酵试验,计算菌糠酸解液的酒精产率;另一方面是以食用菌菌糠作为辅料,与玉米粉按不同比例混合,研究混合原料生产酒精得率、生产酒精质量和酒精生产副产物蛋白饲料的质量,共取得了以下成果:(1)采用高温蒸煮、超声波和微波三种方法对木耳菌糠进行预处理,比较菌糠中各纤维素含量的变化率,最终确定菌糠的最佳预处理条件温度120℃,时间2h,固液比为1:30。(2)在最优预处理方法的前提下,选择稀酸法进行酸解。研究了稀硫酸浓度、酸解温度、酸解时间、催化剂4种单因素的酸解效果,采用正交试验优化木耳菌糠的最优酸解条件:稀硫酸浓度4%,酸解温度120℃,酸解时间1.5 h,催化剂为磷酸。(3)将木耳菌糠酸解液进行脱毒处理,测定木耳菌糠酸解液脱毒前后还原糖质量浓度、硫酸根离子浓度、乙酸质量浓度和糠醛质量浓度的变化。试验结果表明:菌糠脱毒前后,还原糖质量浓度略有降低;硫酸根离子质量浓度明显降低,大部分硫酸根离子被去除。乙酸质量浓度降低不明显。糠醛质量浓度明显降低。总的来说,脱毒效果比较理想。菌糠酸解液经脱毒处理后,加入活化好的酒精酵母进行发酵,利用蒸馏法测定菌糠酸解液发酵后的酒精质量浓度为0.58%(W/W),由于乙醇质量浓度偏低,所以单独使用菌糠酸解液发酵生产酒精的意义不大。(4)以木耳菌糠作为辅料,与玉米粉按不同比例进行混合,以混合料进行液化、糖化和酒精发酵。利用GC-MS测定混合料和纯玉米发酵生产的酒精质量的区别。同时,测定了酒精副产物酒糟(DDGS)在粗蛋白、脂肪、粗纤维、氨基酸等方面存在的质量差别。结果显示,5%菌糠混合料发酵乙醇的产量与纯玉米发酵乙醇的产量持平。菌糠混合料最佳液化、糖化p H分别为6.5和4.0,液化和糖化p H值基本和纯玉米粉发酵的液化与糖化p H值相等。5%菌糠混合料发酵的酒精和纯玉米发酵的酒精在成分组成方面无显著差异。5%菌糠混合料的酒糟残渣和纯玉米的酒糟残渣相比,粗蛋白含量基本相同,脂肪含量降低,粗纤维含量增加,氨基酸组成及含量差异不显著。通过酸解预处理和正交试验优化酸解条件,得到的酸解液脱毒后进行酒精生产,获得酒精产率为0.58%,这个数值很低,说明利用菌糠生产乙醇需要研究和开发新的生产工艺。另一方面,以菌糠作为辅料,与玉米粉混合发酵生产酒精,在不影响酒精产率的情况下,菌糠的添加量可以达到5%,酒精中含有的各个成分并无差异,不会影响酒精的质量与品质,并且生产的蛋白饲料质量好于纯玉米原料。
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