叢生竹纖維的預(yù)處理及酶解發(fā)酵產(chǎn)乙醇.pdf

1、在利用生物纖維酶水解轉(zhuǎn)化乙醇時(shí)，天然狀態(tài)的竹質(zhì)纖維未經(jīng)預(yù)處理其酶解率極低，預(yù)處理成為竹纖維生物轉(zhuǎn)化燃料乙醇工藝的關(guān)鍵技術(shù)瓶頸之一。同時(shí)，乙醇產(chǎn)率不高的另外兩個(gè)主要原因，一是木質(zhì)纖維酶解率較低，其二是酶水解半纖維素和纖維素得到五碳糖/六碳糖不能同時(shí)有效地被利用轉(zhuǎn)化為燃料乙醇。
　　 本文基于探索竹纖維蒸汽爆破預(yù)處理的最佳參數(shù)和提高發(fā)酵產(chǎn)乙醇產(chǎn)量的目的，進(jìn)行了竹纖維蒸汽爆破預(yù)處理，混合纖維素酶酶解竹爆破渣，竹爆破渣混合菌發(fā)酵生產(chǎn)乙醇

2、的工藝等方面的研究，得出了以下結(jié)論:
　　 (1)蒸汽爆破預(yù)處理時(shí)，原料粉碎至0.5-1.0cm，通過(guò)蒸汽爆破能適度破壞竹子內(nèi)部結(jié)構(gòu)，得到還原糖得率較高為6.85％。原料含水率在10％時(shí)可有效促進(jìn)半纖維素在蒸汽爆破過(guò)程中溶出，去除部分木質(zhì)素，得到還原糖得率最高為7.95％。隨著爆破壓力增加和保壓時(shí)間延長(zhǎng)，爆破渣還原糖得率大體上逐漸提高，半纖維素、纖維素、木質(zhì)素有相應(yīng)的降解，同時(shí)實(shí)驗(yàn)證實(shí)汽爆壓力對(duì)爆破效果更為顯著。而劇烈的爆破條件

3、下（壓力＞3.5Mpa、時(shí)間＞240s），還原糖得率會(huì)有所下降，所以建議蒸汽爆破預(yù)處理竹子以爆破壓力達(dá)到3.0Mpa和保壓時(shí)間維持在240s為宜。
　　 (2)酶解以蒸汽爆破預(yù)處理的叢生竹為原料，主要對(duì)影響纖維素酶解的七個(gè)因素進(jìn)行了全面考察，并對(duì)酶解溫度、pH、酶的用量、β-葡萄糖苷酶/濾紙酶的比這四因素進(jìn)行正交優(yōu)化研究，優(yōu)化并得出了酶解竹纖維的最適宜工藝條件為:酶解溫度為50℃、初始pH為5.2、底物濃度為10％、吐溫-20為

4、0.3％、加入的酶量為35IU/g、β-葡萄糖苷酶酶活/濾紙酶的比為1.0、酶解48h。利用發(fā)酵罐進(jìn)行驗(yàn)證放大實(shí)驗(yàn)，可產(chǎn)生30.37g/L的還原糖，糖化率為57.49％。
　　 (3)在優(yōu)勢(shì)發(fā)酵菌的作用下，將經(jīng)蒸汽爆破預(yù)處理及混合纖維素酶水解后的竹纖維轉(zhuǎn)化為乙醇。當(dāng)分別加入發(fā)酵菌種KO11、釀酒酵母、KO11和釀酒酵母時(shí)，進(jìn)行10％底物分步糖化發(fā)酵(SHF)，可產(chǎn)乙醇分別為8.37g/L、13.08g/L、14.60g/L，乙醇

5、得率分別為31.07％、48.55％、54.20％，說(shuō)明組合菌發(fā)酵產(chǎn)乙醇效果最好。用組合菌進(jìn)行同步糖化共發(fā)酵(SSCF)，底物濃度為10％時(shí)，可產(chǎn)乙醇為16.81g/L，乙醇的得率為63.39％，與SHF相比，SSCF乙醇產(chǎn)率提高了16.96％;當(dāng)提高底物濃度時(shí)會(huì)造成酶解糖化效率降低，但分批補(bǔ)料在一定程度上可提高底物的利用率;在發(fā)酵過(guò)程中改變溫度對(duì)提高發(fā)酵效果不是很明顯，發(fā)酵時(shí)轉(zhuǎn)速選擇120r/min較適宜。用發(fā)酵罐進(jìn)行放大實(shí)驗(yàn)，當(dāng)發(fā)酵