紅薯燃料乙醇生產(chǎn)菌種的篩選及同步糖化發(fā)酵條件的優(yōu)化.pdf

1、發(fā)展燃料乙醇產(chǎn)業(yè)是當(dāng)今各國(guó)開(kāi)發(fā)替代石油的清潔能源的重中之重?？紤]到糧食安全和我國(guó)的實(shí)際情況，“十一五”期間我國(guó)將重點(diǎn)推進(jìn)不與糧爭(zhēng)水爭(zhēng)地，不與人爭(zhēng)糧的非糧作物原料進(jìn)行燃料乙醇生產(chǎn)，走自主創(chuàng)新、節(jié)能降耗，清潔生產(chǎn)的技術(shù)路線。本文主要對(duì)燃料乙醇高產(chǎn)菌種的選育及其發(fā)酵條件的優(yōu)化進(jìn)行了研究，取得了較理想的進(jìn)展，具體如下： 1.通過(guò)TTC法初篩和發(fā)酵法復(fù)篩，從113個(gè)樣品中篩選到2個(gè)發(fā)酵性能較好的菌株，并以此兩菌株為親本進(jìn)行了紫外誘變，并給

2、予高溫條件為其誘變后的篩選因素，從中選育出一株能在42℃正常生長(zhǎng)的酵母菌Sky-1.5，經(jīng)測(cè)試，其能在38℃的高溫發(fā)酵條件下，葡萄糖利用率達(dá)到87.53％，乙醇濃度達(dá)到9.7583％(m/m)，發(fā)酵完成后殘?zhí)菨舛纫矁H為2.08 g/L。最后對(duì)篩選出的菌株Sky-1.5進(jìn)行了初步的形態(tài)和生理生化特征鑒定，確定Sky-1.5為釀酒酵母。 2.對(duì)酵母菌Sky-1.5同步糖化發(fā)酵生產(chǎn)乙醇的動(dòng)力學(xué)過(guò)程進(jìn)行了研究。依據(jù)菌體生長(zhǎng)速率定義和菌體

3、比生長(zhǎng)速率的定義，建立了紅薯同步糖化發(fā)酵生產(chǎn)酒精的發(fā)酵動(dòng)力學(xué)方程式，并通過(guò)擬合曲線，證明了此模型適合酵母菌Sky-1.5同步糖化發(fā)酵生產(chǎn)乙醇。 3.通過(guò)單次單因子實(shí)驗(yàn)法并利用JMP軟件中的Plackett-Burman設(shè)計(jì)和Design-Expert軟件中的響應(yīng)面法，對(duì)紅薯同步糖化發(fā)酵生產(chǎn)乙醇的發(fā)酵條件進(jìn)行了優(yōu)化。先采用Plackett-Burman設(shè)計(jì)對(duì)發(fā)酵條件相關(guān)影響因素的效應(yīng)進(jìn)行評(píng)價(jià)，確定了有顯著效應(yīng)的因素為初始pH，接種

4、量，發(fā)酵溫度。然后用Box-Behnken設(shè)計(jì)及響應(yīng)面分析確定了主要影響因素的最佳條件。結(jié)果表明最佳的發(fā)酵條件為：初始pH4，4，接種量8.3％，發(fā)酵溫度36.7℃。比較優(yōu)化前后的搖瓶分批發(fā)酵實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，酵母菌Sky-1，5在優(yōu)化條件下的淀粉利用率增加到89.38％，比優(yōu)化前的86.77％提高了3.25％。 4.以搖瓶?jī)?yōu)化得到的結(jié)果為基礎(chǔ)進(jìn)行了50L發(fā)酵罐上的以紅薯干粉為原料的發(fā)酵實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明搖瓶發(fā)酵規(guī)模上對(duì)發(fā)酵條件的優(yōu)