生物轉化廢棄纖維原料產乳酸研究.pdf

1、本論文對稻草秸稈發(fā)酵產乳酸進行了研究.目的是通過可再生資源稻草秸稈的生物轉化制取乳酸,降低稻草焚燒等對環(huán)境的污染和乳酸的生產成本.研究內容包括三個部分:(Ⅰ)纖維素降解菌的選育;(Ⅱ)混菌液態(tài)發(fā)酵及霉菌固態(tài)發(fā)酵產纖維素酶;(Ⅲ)固態(tài)發(fā)酵及同步糖化與發(fā)酵產乳酸.所研究的內容及主要結論如下: (1)從采來的土樣中共分離到細菌12株、放線菌9株和真菌11株,再經過初篩和復篩實驗,最終篩選到兩株纖維素降解高活力菌株:一株是細菌,屬于纖維

2、單孢菌屬;另一株是霉菌,屬于木霉屬,是綠色木霉(trichoderma viride). (2)對上述篩選到兩株菌組成的混合菌液態(tài)發(fā)酵產纖維素酶進行了研究.結果表明:混合菌產濾紙酶和CMC酶的最適溫度是30℃;混合菌產兩種酶的最適培養(yǎng)基的初始pH不同,濾紙酶是pH7.0,而CMC酶是pH6.5;添加0.5﹪(w/v)的酵母膏有利于混合菌產酶的提高;添加0.2﹪(w/v)吐溫80,混合菌產濾紙酶最高,而添加0.4﹪(w/v)的吐溫

3、80時產CMC酶最高;培養(yǎng)基中的營養(yǎng)鹽對混合菌產酶也有重要的影響,Mg<'2+>對混合菌產濾紙酶有重要的影響,而Ca<'2+>則對產CMC酶有重要影響. (3)研究了稻草和麩皮比例對Trichoderma viride固態(tài)發(fā)酵產纖維素酶的影響.稻草和麩皮的混合支持物接種孢子后,30℃靜止培養(yǎng)6天,離心后獲得的粗酶液用于結果分析.研究表明:稻草和麩皮的比例嚴重影響到濾紙酶、CMC酶和β-葡萄糖苷酶的生產.當稻草和麩皮的比例分別是3

4、:2和4:1時,固態(tài)發(fā)酵96h,濾紙酶活力和CMC酶活力達到最大;而對CMC酶而言,當稻草和麩皮的比例是4:1,固態(tài)發(fā)酵72h時,酶活力才達到最大值.此外,稻草和麩皮的比例還對Trichoderma viride產胞外蛋白、培養(yǎng)基中還原糖濃度和培養(yǎng)基的pH值產生影響. (4)為了充分的利用大量的廢棄稻草和降低乳酸的生產成本,以稻草為惰性支持物、稻草的酶解底物為唯一碳源對Lactobacilluscasei固態(tài)發(fā)酵產乳酸進行了研究

5、.預處理后的稻草粉先被纖維素酶水解,獲得的含有還原糖的水解物在補充了少量(NH<,4>)<,2>SO<,4>,MnSO<,4>和酵母膏后作為浸濕劑以浸漬在固態(tài)發(fā)酵中作為惰性支持物的5g預處理后的稻草粉.在溫度是37℃、接種量是2.5mL、底物含水量是72﹪、還原糖量是4 g、pH6.5、酵母膏和CaCO<,3>的添加量分別是0.5g和3g的條件下,Lactobacillus casef固態(tài)發(fā)酵5天達到3.467g/5g支持物的最大乳酸產

6、量.(5)在生物轉化纖維原料產乳酸的過程中,酶解纖維原料產還原糖是限速步驟.為了獲得較高的產物產率需要較高的酶用量,這使大規(guī)模酶解廢棄纖維原料的成本很高.向酶解混合物中添加非離子表面活性劑吐溫80和高聚物PEG6000能提高纖維素的轉化率.我們發(fā)現添加0.2g/g底物的吐溫80和PEG6000分別能使糖產率增加22﹪和12﹪.在對底物濃度、溫度和酶用量的考察中,添加了吐溫80的實驗組的糖產率一直優(yōu)于添加PEG6000的實驗組.我們還選育