酶解工業(yè)纖維廢渣生產(chǎn)乙醇技術(shù)的研究.pdf

1、利用地球上最豐富且廉價(jià)的可再生生物質(zhì)資源——纖維素材料轉(zhuǎn)化生成燃料乙醇，具有重要的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和生態(tài)意義。酶法生產(chǎn)纖維素乙醇目前面臨多種困難：纖維素原料比重輕，收集運(yùn)輸不方便：原料結(jié)構(gòu)復(fù)雜，需要深度預(yù)處理；纖維素酶系的酶解效率有待提高；半纖維素轉(zhuǎn)化形成的木糖難以有效轉(zhuǎn)化形成乙醇等。本論文以玉米芯深加工生產(chǎn)木糖工業(yè)產(chǎn)生的廢渣一木糖渣為原料，初步探討了同步糖化發(fā)酵(SSF)木糖渣生產(chǎn)乙醇的技術(shù)。由于木糖渣中的纖維素已經(jīng)過深度預(yù)處理，非常容易被

2、纖維素酶水解生成葡萄糖，進(jìn)而發(fā)酵生成乙醇。本論文以提高SSF過程中原料的乙醇得率和纖維素的轉(zhuǎn)化率為目的，針對(duì)β-葡萄糖苷酶活性不高導(dǎo)致纖維二糖積累阻遏酶活作用以及斜臥青霉(Penicillium decumbens)JU-A10同步糖化發(fā)酵體系中存在的問題，開展了以下三個(gè)方面的研究工作： 一，以篩選得到能夠有效利用木糖渣為碳源生產(chǎn)β-葡萄糖苷酶的菌株為目標(biāo)，利用N+注入棘孢曲霉(Aspergillus aculeatus)L22

3、，篩選得到一株β-葡萄糖苷酶活顯著提高的突變株，命名NIP35，通過單因子實(shí)驗(yàn)結(jié)合正交實(shí)驗(yàn)對(duì)其液體培養(yǎng)基成分進(jìn)行了優(yōu)化，并對(duì)其固態(tài)培養(yǎng)進(jìn)行了初步的摸索。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在培養(yǎng)基組成為3％酶解木糖渣，3％麥麩，0.5％(NH4)2S04，0.3％CaC03，0.5％．KH2P04，0.05％MgSO4，O.2％Tween-80，pH自然條件下，30℃，200rpm搖瓶振蕩培養(yǎng)5d，水楊苷法測(cè)得酶活為16.24 IU/ml，比未優(yōu)化培養(yǎng)基時(shí)提高了

4、0.84倍，較出發(fā)菌株提高了2.87倍。 二，產(chǎn)濾紙酶活水平較高的JU.A10和產(chǎn)β-葡萄糖苷酶活水平較高的NIP35液體培養(yǎng)液的混合，可以有效地克服原酶系中β-葡萄糖苷酶活性不高的問題。實(shí)驗(yàn)通過酶配比用量、發(fā)酵溫度、酵母用量、料水比、發(fā)酵時(shí)間、表面活性劑的影響等比較實(shí)驗(yàn)，對(duì)同步糖化發(fā)酵木糖渣實(shí)驗(yàn)條件進(jìn)行了優(yōu)化，并探討了木糖渣一玉米粉共發(fā)酵的可行性。研究表明，當(dāng)濾紙酶活和β-葡萄糖苷酶活用量分別為20IU/g，料水比1：10，酵

5、母用量0.2％(g/g)，發(fā)酵36h即可達(dá)到原料近25％的乙醇得率，纖維素利用率高達(dá)73％。添加適量的表面活性劑Tween-80能夠一定程度的提高乙醇的得率，但Tween.20卻表現(xiàn)出抑制作用。木糖渣一玉米粉共發(fā)酵實(shí)驗(yàn)表明，利用混合酶液自身的淀粉酶轉(zhuǎn)化淀粉可以進(jìn)一步的提高發(fā)酵液的乙醇濃度，有效降低了后期蒸餾工序的耗能。 三，初步摸索了青霉、曲霉混合培養(yǎng)的可能性。青霉、曲霉由于存在屬間差異，生長速度、培養(yǎng)基組成、生長條件等均不相同