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文檔簡介
1、農(nóng)作物秸稈是潛在的、豐富的可再生資源,其深加工及資源化利用對促進(jìn)農(nóng)業(yè)的發(fā)展、保護(hù)環(huán)境等具有重要的意義.本論文首次以大豆秸稈為原料,采用生物發(fā)酵制取有廣泛用途的L.乳酸,對工藝條件進(jìn)行了優(yōu)化,并對其發(fā)酵動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了探討.通過SEM、XRD、IR分析了預(yù)處理及酶水解前后大豆秸稈的表面形貌、結(jié)晶度及化學(xué)結(jié)構(gòu)變化,采用氨基酸分析儀及蛋白質(zhì)分析儀對酶解前后大豆秸稈的氨基酸成分進(jìn)行了分析,使用HPLC法分析了酶解液和發(fā)酵液中還原糖和有機(jī)酸的種類及含
2、量,利用旋光法及分光光度法檢測了L.乳酸的純度,大豆秸稈經(jīng)過預(yù)處理、酶水解、L一乳酸發(fā)酵及純化得到含量為80%,光學(xué)純度為96%的L.乳酸.提出了粉碎結(jié)合氨水浸泡對大豆秸稈進(jìn)行預(yù)處理的方法.在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上優(yōu)化了纖維素酶制劑水解大豆秸稈工藝,在底物濃度5mass%,加酶量50IU/g(秸稈),溫度50℃,pH值4.8,時(shí)間36h的條件下酶解率達(dá)到26%.研究表明酶解液的主要成分為葡萄糖、木糖及纖維二糖,三種糖的比例分別為68%、21
3、%和11%,較高的葡萄糖含量有利于后續(xù)乳酸菌發(fā)酵.以大豆秸稈為原料,利用康氏木霉固態(tài)發(fā)酵產(chǎn)纖維素酶,并用所產(chǎn)纖維素酶對大豆秸稈進(jìn)行了酶解.實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)康氏木霉具有較高的產(chǎn)纖維素酶活性,所產(chǎn)纖維素酶活力最高達(dá)799IU/mL.康氏木霉所產(chǎn)纖維素酶降解大豆秸稈,酶解率達(dá)到19%.研究表明大豆秸稈的酶解為多酶協(xié)同作用機(jī)制,酶解過程中纖維素及半纖維素同時(shí)發(fā)生降解,酶解過程纖維素降解規(guī)律符合Ghose一級反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程.確立了由大豆秸稈酶解產(chǎn)物發(fā)酵制
4、取L.乳酸的工藝,實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)乳酸菌固定化后產(chǎn)酸能力提高,并可連續(xù)發(fā)酵10次以上且產(chǎn)酸穩(wěn)定,L一乳酸的轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)酸率分別可達(dá)到83%和80%.研究發(fā)現(xiàn)大豆秸稈酶解液成分中葡萄糖可為干酪乳桿菌完全利用,木糖及纖維二糖只能部分被利用.大豆秸稈酶解液L-乳酸發(fā)酵的細(xì)胞增長及L-乳酸生成的動(dòng)力學(xué)方程的分析表明,乳酸菌細(xì)胞增長規(guī)律符合Monod動(dòng)力學(xué)方程,游離細(xì)胞及固定化細(xì)胞生長與L-乳酸生成的關(guān)聯(lián)關(guān)系符合混合生長偶聯(lián)型Gaden動(dòng)力學(xué)方程,由實(shí)驗(yàn)數(shù)
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