玉米秸稈的酶水解與丁醇發(fā)酵研究.pdf

1、由于能源危機(jī)和化石燃料燃燒帶來(lái)的環(huán)境污染，尋找出環(huán)境友好的可再生能源是十分必要的。丁醇不僅在食品、化工領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，還是一種極具潛力的新型生物燃料，被稱(chēng)為第二代生物燃料。農(nóng)業(yè)秸稈是一種重要的可再生資源，但由農(nóng)業(yè)秸稈引起的環(huán)境污染問(wèn)題越來(lái)越引起人們的重視。因此，有效利用農(nóng)業(yè)秸稈進(jìn)行丁醇發(fā)酵，可以達(dá)到生物質(zhì)能化和環(huán)境保護(hù)的雙重目的。本文以玉米秸稈為原料，研究了玉米秸稈的預(yù)處理，固態(tài)發(fā)酵產(chǎn)酶和丁醇發(fā)酵的最佳條件。從而為農(nóng)業(yè)秸稈的資源化利

2、用提供了參考數(shù)據(jù)。 分別考察10％氨水和3％NaOH對(duì)秸稈預(yù)處理的效果。其中NaOH預(yù)處理后的纖維素含量比對(duì)照提高38.9％，木質(zhì)素含量下降7.25％。氨水處理后纖維素含量比對(duì)照提高7.7％，半纖維素提高3.05％。而且氨水預(yù)處理后的秸稈有利于纖維素酶的固態(tài)發(fā)酵，NaOH預(yù)處理后的秸稈有利于纖維素的酶水解。 利用康寧木霉(Trichoderma koningii)對(duì)氨水預(yù)處理秸稈進(jìn)行固態(tài)發(fā)酵產(chǎn)纖維素酶，研究了不同單因素條

3、件下的產(chǎn)酶效果。固態(tài)發(fā)酵的產(chǎn)酶最佳條件為固液比1:3，發(fā)酵時(shí)間84h，初始pH值為4，氮源是硫酸銨，其濃度2％～6％，接種量6％。 考察了NaOH預(yù)處理秸稈的酶水解條件。結(jié)果表明：酶水解的最佳溫度為50℃，酶用量950FPU/g(秸稈)，pH4.5～5，底物濃度為3.33％，吐溫80濃度為1.5％g/L。通過(guò)正交實(shí)驗(yàn)得知，酶水解最佳組合是反應(yīng)時(shí)間60h，溫度50℃，酶加量750u/g，底物濃度為3.33％。 利用丙酮丁醇

4、梭菌(Clostridium acetobutylicum CICC8008)對(duì)葡萄糖為基質(zhì)的培養(yǎng)液進(jìn)行丁醇發(fā)酵，考察了不同單因素條件下的丁醇發(fā)酵效果。發(fā)酵條件優(yōu)化的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：CaCO3的添加量0.8％，接種量8％，溫度37℃，無(wú)機(jī)氮源為硫酸銨，硫酸銨濃度1％。以酶水解液為發(fā)酵基質(zhì)，采用Plackett-Burman設(shè)計(jì)法對(duì)影響丙酮丁醇梭菌(Clostridium acetobuolicum CICC8008)厭氧發(fā)酵生產(chǎn)丁醇的15

5、個(gè)因子進(jìn)行篩選。結(jié)果表明，影響該菌厭氧發(fā)酵的主要影響因子為CaCO3。在此基礎(chǔ)上采用響應(yīng)曲面法對(duì)CaCO3、溫度、發(fā)酵時(shí)間三個(gè)因子的影響進(jìn)行了研究，得出多元二次回歸方程擬合3種因素與丁醇產(chǎn)量間的函數(shù)關(guān)系。即當(dāng)CaCO3濃度為5.04g/L，溫度為35℃，發(fā)酵時(shí)間70h時(shí)，丁醇最大產(chǎn)量的預(yù)測(cè)為6.57g/L。根據(jù)優(yōu)化的結(jié)果驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)確性，結(jié)果表明丁醇的最大產(chǎn)量為6.20g/L，與預(yù)測(cè)值較為接近。這說(shuō)明數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)在酶水解液的丁醇發(fā)酵優(yōu)化過(guò)程起