木糖發(fā)酵菌株的篩選及其特性研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、全球經(jīng)濟的高速發(fā)展導致以石油為代表的不可再生的各類礦物質(zhì)資源日益短缺,尋找可再生性能源成為必然的趨勢。燃料酒精是公認的最有發(fā)展前景的可再生清潔能源之一。以木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)生產(chǎn)燃料酒精不僅能夠降低燃料酒精生產(chǎn)的原料成本,同時在廢物處理、環(huán)境保護等方面起到一定的作用。木糖是木質(zhì)纖維素水解物中含量僅次于葡萄糖的一種單糖。木糖的有效利用是木質(zhì)纖維素生物轉(zhuǎn)化生產(chǎn)酒精的關鍵環(huán)節(jié)之一。因此,高糖利用率和高耐抑制物能力的木糖發(fā)酵菌種的選育一直是該領域

2、的熱門課題。
  本論文以微生物學的理論為基礎,根據(jù)木糖發(fā)酵菌的生活環(huán)境特點,從自然環(huán)境中分離篩選出一株發(fā)酵木糖產(chǎn)酒精的菌株,應用菌株的生理生化特性和分子生物學手段對該菌株進行了鑒定,并根據(jù)其發(fā)酵特性對該菌株進行木糖發(fā)酵馴化,以增加其木糖發(fā)酵產(chǎn)酒精的能力。同時對其發(fā)酵木糖生產(chǎn)酒精的工藝進行了參數(shù)優(yōu)化,為該菌株在纖維素燃料酒精生產(chǎn)工藝中的應用奠定了一定基礎。其主要研究內(nèi)容如下:
  采用以木糖為唯一碳源的YEPD平板分離法,從

3、富含豐富的腐爛纖維素的土壤中篩選出70株木糖發(fā)酵菌株,分別在靜止、好氧和厭氧條件下進行木糖發(fā)酵實驗,以酒精產(chǎn)量為指標,根據(jù)檢測結(jié)果,最終篩選出一株木糖發(fā)酵菌株,命名為FL20-2。該菌株可以同時實現(xiàn)木糖和葡萄糖的發(fā)酵產(chǎn)酒精,在厭氧條件下,發(fā)酵木糖的最大酒精產(chǎn)量為6.12g酒精/100g木糖,是其理論產(chǎn)量的13.3%。對該株菌進行形態(tài)學和生理生化學的鑒定,根據(jù)實驗結(jié)果,參照《酵母菌的特征與鑒定手冊》,此菌為假絲酵母屬;同時FL20-2的2

4、6SrDNA鑒定結(jié)果表明,該菌株與假絲酵母屬中的熱帶假絲酵母(Candidatropicalis)的同源性高達99%。為穩(wěn)定FL20-2發(fā)酵木糖產(chǎn)酒精的能力,將其接入酵母木糖馴化培養(yǎng)基馴化培養(yǎng)數(shù)代,并逐步提高培養(yǎng)基中的初始木糖含量(2%~7%),進行底物定向刺激,使其木糖利用率提高34%;酒精產(chǎn)率提高8.6%。在確定最優(yōu)發(fā)酵培養(yǎng)基組份(木糖50g/L,酵母粉0.5g/L,KH2PO42.5g/L,MgSO4·7H2O0.4g/L)的基礎

5、上,進行菌株發(fā)酵參數(shù)的優(yōu)化。FL20-2在以木糖為唯一碳源時,pH5.5,溫度35℃,接種量為10%的厭氧條件下培養(yǎng)96h,酒精產(chǎn)量最高,其利用木糖生成酒精理論產(chǎn)量的32.4%,此時伴有一定產(chǎn)量的木糖醇生成,其含量達到31.05g/L;而在以木糖和葡萄糖的混合糖為碳源時,相同發(fā)酵條件下,木糖和葡萄糖轉(zhuǎn)化的酒精產(chǎn)量分別為其理論產(chǎn)量的37.7%和79.2%,同時伴有30.2g/L的木糖醇產(chǎn)生。
  本論文使用在自然條件下篩選出來的野生

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