玉米芯水解渣生物轉(zhuǎn)化生產(chǎn)L-乳酸的研究.pdf

1、玉米芯水解渣是生產(chǎn)木糖、糠醛產(chǎn)品時(shí),高溫、高壓下酸解玉米芯去除所需成分后而獲得的以纖維素、木質(zhì)素為主要成分的工業(yè)廢棄物。隨著全球人口的不斷膨脹,不與人爭(zhēng)糧的環(huán)保原料受到人們的熱捧。綠色可降解生物材料聚乳酸(PLA)是L-乳酸通過聚合反應(yīng)獲得的,因此用非糧原料來生產(chǎn)L-乳酸成為國內(nèi)外專家學(xué)者及企業(yè)、政府投入精力不斷鉆研的問題。需求的急劇增長(zhǎng)。本論文就是以玉米芯水解渣為原料通過米根霉LY-07發(fā)酵生產(chǎn)L-乳酸,為纖維廢棄資源的開發(fā)應(yīng)用提供數(shù)

2、據(jù)參考。
　　本課題,首先研究了玉米芯水解渣經(jīng)纖維素酶水解獲得還原糖的過程。主要從玉米芯水解渣的預(yù)處理、酶解pH值的控制、酶解溫度的控制、玉米芯水解渣配水比、纖維素酶的用量五個(gè)方面進(jìn)行研究,獲得最佳的玉米芯水解渣酶解條件,提高玉米芯水解渣的利用率,并降低生產(chǎn)成本。其次是用米根霉FT-01發(fā)酵玉米芯水解渣酶解糖化液生產(chǎn)L-乳酸的研究。主要從氮源的選擇,碳源、氮源、MgSO4·7H2O、ZnSO4·7H2O、KH2PO4等成分的配比,

3、發(fā)酵溫度、轉(zhuǎn)速、裝液量、紗布層數(shù)等培養(yǎng)條件的優(yōu)化幾方面入手進(jìn)行研究。通過研究確定了最佳的培養(yǎng)基配比及最優(yōu)的發(fā)酵條件,為今后工業(yè)生產(chǎn)提供了數(shù)據(jù)支持。
　　本課題獲得的研究成果如下:
　　(1)研究中采用單因素的研究方法。所使用的纖維素酶的最適pH值為5.2,在這種弱酸性條件下催化作用最佳;該纖維素酶的最適作用溫度為55℃;該纖維素酶的最適用量為40U/g玉米芯水解渣;酶解時(shí)玉米芯水解渣的最佳底物濃度為100g/L。采用上述條件

4、對(duì)玉米芯水解渣進(jìn)行酶解,24小時(shí)基本糖化完全,此時(shí)獲得的玉米芯水解渣酶解液中葡萄糖等還原性糖的重量體積濃度為27.52g/L。(2)用蛋白粉、酵母粉作為氮源,米根霉菌絲體的萌發(fā)和伸長(zhǎng)都比較快,鑒于酵母粉的價(jià)格相對(duì)較低,所以采用酵母粉作為氮源。為了防止米根霉菌絲體相互纏繞結(jié)塊影響產(chǎn)酸,通過將發(fā)酵pH降到2.5的方法抑制其生長(zhǎng),這樣可以獲得直徑約2mm的菌絲球,這樣增加了與酶解液的接觸面積,有利于快速產(chǎn)酸、發(fā)酵,縮短了生產(chǎn)時(shí)間,大大降低了生

5、產(chǎn)電耗,提高了設(shè)備利用效率。
　　(3)培養(yǎng)基成分的最佳配比和最佳的培養(yǎng)條件組合都是通過正交試驗(yàn)來確定的。通過研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)玉米芯水解渣酶解液還原糖為5％,氮源酵母粉的添加量為0.35％,七水硫酸鎂的濃度為0.04％,七水硫酸鋅的濃度為0.0075％,磷酸二氫鉀的濃度為0.02％時(shí),此配比下的培養(yǎng)基發(fā)酵效果最好;在篩選最佳培養(yǎng)條件時(shí),發(fā)現(xiàn)當(dāng)溫度為33度,轉(zhuǎn)速為140轉(zhuǎn)/分鐘,加液量為50毫升(500ml三角瓶),10層紗布時(shí)發(fā)酵效果最