凝結(jié)芽孢桿菌利用不同粒徑玉米芯發(fā)酵產(chǎn)乳酸的比較研究.pdf

1、乳酸作為重要的原材料被廣泛應用于各行業(yè)，特別是以乳酸為原料合成的聚乳酸塑料具有良好的生物降解性，具有取代傳統(tǒng)塑料的潛力。因此以世界第一生物質(zhì)資源秸稈纖維素為原料生產(chǎn)乳酸具有巨大的吸引力。以玉米芯為例，在發(fā)酵產(chǎn)乳酸的過程中，不同預處理對玉米芯結(jié)構(gòu)影響不同，而結(jié)構(gòu)的松散程度影響酶解效率，進而影響乳酸的產(chǎn)量。本文研究了凝結(jié)芽孢桿菌利用兩種粒徑的玉米芯經(jīng)不同方法預處理之后發(fā)酵產(chǎn)乳酸的能力，得出以下結(jié)果:
　　1.對未處理的和經(jīng)NaOH、N

2、H3-H2O2處理的兩種粒度玉米芯進行成分分析。未處理的5mm和0.3mm粒徑玉米芯的纖維素、半纖維素、木質(zhì)素分別是32.5％、35.43％;26.4％、28.3％;16.8％，14.5％。NaOH處理后水洗5mm和0.3mm粒徑玉米芯纖維素增加了27.0％和5.7％，木質(zhì)素降低了70.2％和74.5％。NH3-H2O2處理后水洗5mm和0.3mm粒徑玉米芯纖維素增加20.0％和6.67％，木質(zhì)素降低了13.0％和10.6％。結(jié)果表明，

3、NaOH和NH3-H2O2處理水洗之后顯著降低了木質(zhì)素的含量，解除了同步糖化木質(zhì)纖維素材料的物理屏障。
　　2.電鏡觀察未處理以及兩種不同堿處理玉米芯的結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn):未處理玉米芯結(jié)構(gòu)緊密，木質(zhì)素分布在材料表面;預處理的5mm玉米芯表面木質(zhì)素遭到破壞;0.3mm玉米芯結(jié)構(gòu)變得疏松，表面出現(xiàn)較多穿孔。該結(jié)果從結(jié)構(gòu)上表明堿處理降解了玉米芯的木質(zhì)素，處理形成的疏松結(jié)構(gòu)有利于糖化過程。
　　3.NH3-H2O2和NaOH堿預處理的0.3m

4、m和5mm粒徑玉米芯的酶解效率分析結(jié)果表明，底物8％、酶量30PFU/g、酶解12h條件下，最終水洗材料的酶解率為0.25g/g玉米芯。結(jié)果表明，經(jīng)兩種堿處理水洗的兩種粒徑玉米芯酶解率相當且未被完全糖化，說明在酶解過程中還原糖濃度達到一定抑制酶解反應。
　　4.凝結(jié)芽孢桿菌同步糖化發(fā)酵乳酸實驗表明:NH3-H2O2處理水洗5mm和0.3mm粒徑玉米芯為底物最終獲得乳酸分別為37.1g/L和53.3g/L，轉(zhuǎn)化率分別為0.46g/g

5、和0.67g/g玉米芯;NaOH處理水洗5mm和0.3mm粒徑的玉米芯為底物最終乳酸分別為34.8g/L和44.5g/L，轉(zhuǎn)化率分別為0.43g/g和0.56g/g玉米芯;NH3-H2O2處理未水洗5mm和0.3mm的玉米芯為底物最終乳酸濃度分別為21.1g/L和28.7g/L，轉(zhuǎn)化率分別是0.26g/g和0.36g/g玉米芯。同時該結(jié)果表明，0.3mm粒徑玉米芯產(chǎn)酸能力優(yōu)于5mm粒徑玉米芯。
　　5.凝結(jié)芽孢桿菌分批補料發(fā)酵實驗

6、結(jié)果表明:在初始原料8％，24h補加至14％條件下，NaOH處理后水洗5mm和0.3mm玉米芯乳酸終濃度、轉(zhuǎn)化率、分別為48.93g/L、0.35g/g和56.59g/L、0.40g/g;NH3-H2O2處理后水洗5mm和0.3mm玉米芯乳酸終濃度、轉(zhuǎn)化率分別為60.57g/L、0.44g/g和71.79g/L、0.52g/g;NH3-H2O2處理后未水洗5mm和0.3mm玉米芯乳酸終濃度、轉(zhuǎn)化率分別為46.25g/L、0.33g/g和