嗜鞣管囊酵母P-01发酵玉米秸秆糖化液关键技术研究

论文摘要

本文对利用玉米秸秆生产纤维燃料乙醇的关键技术进行了研究,包括秸秆糖化液中有毒物质脱除和提高酵母菌发酵性能两个主要方面,以提高发酵的结果,为纤维燃料乙醇的产业化奠定基础。对糖化液进行了分析表明,糖成分主要有葡萄糖、木糖、甘露糖、半乳糖、阿拉伯糖等;D-葡萄糖和木糖的比例约为1.22,二者占总还原糖76.18%左右;糖化液中乙酸含量为4.68g/L,糠醛含量为0.20g/L。嗜鞣管囊酵母P-01单独发酵木糖的糖醇转化率为15.23%;P-01发酵纯糖的糖醇转化率为28.54%;P-01发酵玉米秸秆糖化液的糖醇转化率为17.36%,在玉米秸秆糖化液中乙酸是酵母菌发酵的主要抑制物质,而糠醛对酵母菌无显著影响。对糖化液的脱毒试验结果表明,通过提高发酵培养基中的pH（由5.0升至5.5）,P-01的糖醇转化率可从20.61%提高到23.58%;用熟石灰对糖化液脱毒处理,P-01的糖醇转化率可从18.90%提高到21.57%;蒸煮糖化液脱毒,P-01的糖醇转化率由24.12%提高到25.25%;糖化液中0.1g/L的乙醛能使P-01的糖醇转化率从23.06%,提高到24.00%,0.1g/L的沸石可使P-01的糖醇转化率从16.95%提高到18.94%,1g/L的活性炭可使P-01的糖醇转化率从16.95%提高到18.39%。在提高酵母发酵性能方面,在酶解时用磷酸缓冲液,更适合P-01发酵玉米秸秆糖化液;适合P-01发酵玉米秸秆糖化液的培养基配方为:酵母膏0.03 g/100ml,蛋白胨0.05 g/100ml,尿素0.02 g/100ml,磷酸氢二铵0.01 g/100ml,吐温80 25μm/100ml,聚乙烯醇2.5mg/100ml,L-谷氨酰胺62.5mg/100ml,pH5.0;添加油酸对酵母菌发酵结果的影响不明显;在36h时补料,发酵结束的乙醇含量为2.05%（v/v）比对照的乙醇含量1.54%（v/v）高出0.51百分点,P-01的糖醇转化率为28.23%,略低于对照的28.71%。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• 第一章 文献综述
• 1 生物质能的开发利用
• 1.1 世界能源现状
• 1.2 燃料乙醇工业的兴起
• 1.3 纤维乙醇的研究开发
• 2 纤维乙醇的开发现状及发展趋势
• 2.1 国外纤维乙醇的研究与应用现状
• 2.2 国内纤维乙醇的研究应用现状
• 3 木质纤维素生产纤维乙醇的主要技术
• 3.1 木质纤维素的预处理
• 3.2 木质纤维素的糖化
• 3.3 木质纤维素的发酵
• 3.3.1 戊糖的代谢
• 3.3.2 影响微生物发酵的主要因素
• 3.3.3 发酵培养的方法
• 3.3.4 提高酵母菌糖醇转化性能
• 3.4 糖化液中主要的有毒化合物
• 3.4.1 糖的降解产物
• 3.4.2 木质素的降解产物
• 3.4.3 木质纤维素结构衍生物
• 3.4.4 重金属离子
• 3.4.5 有毒化合物的联合作用—协同效应
• 3.5 糖化液的脱毒技术
• 3.5.1 生物法
• 3.5.2 物理方法
• 3.5.3 化学方法
• 3.5.4 联合处理方法
• 3.5.5 活性炭处理
• 4 本文的选题依据及主要研究内容
• 前言
• 第二章 玉米秸秆糖化液中主要组分含量测定
• 前言
• 1 材料与方法
• 1.1 玉米秸秆粉
• 1.2 酶制剂和其它化学试剂
• 1.3 主要仪器
• 1.4 纤维质原料的预处理
• 1.5 纤维质原料的酶解糖化
• 1.6 分析方法
• 1.6.1 还原糖测定 斐林试剂滴定法。
• 1.6.2 乙酸、糠醛测定
• 1.6.3 秸秆糖化液中木糖测定
• 1.6.4 秸秆糖化液中D-葡萄糖测定
• 2 结果与分析
• 2.1 糖成分的测定
• 2.2 乙酸、糠醛含量测定
• 3 本章小结
• 第三章 酵母菌发酵单一戊糖和秸秆糖化液发酵试验
• 前言
• 1 材料与方法
• 1.1 供试菌种
• 1.2 玉米秸秆粉
• 1.3 酶制剂和其它化学试剂
• 1.4 培养基
• 1.4.1 菌种活化培养基配方
• 1.4.2 菌种液体活化培养基配方
• 1.4.3 混合糖发酵培养基配方
• 1.4.4 玉米秸秆糖化液发酵培养基配方
• 1.4.5 木糖发酵培养基配方
• 1.5 试验方法
• 1.5.1 菌种活化
• 1.5.2 混合糖发酵
• 1.6 分析方法
• 1.6.1 还原糖的测定
• 1.6.2 乙醇含量测定
• 1.7 计算
• 2 结果与分析
• 2.1 P-01单独发酵木糖实验研究
• 2.1.1 初始糖浓度对发酵的培养
• 2.1.2 PH对发酵的影响
• 2.1.3 装液量对发酵的影响
• 2.1.4 接种量对发酵的影响
• 2.2 P-01发酵玉米秸秆糖化液验证试验
• 2.3 酵母菌P-01对乙酸、糠醛耐受试验
• 3 本章小结
• 第四章 糖化液脱毒试验研究
• 前言
• 1 材料与方法
• 2 结果与分析
• 2.1 调整PH试验
• 2.2 熟石灰脱毒试验
• 2.3 蒸煮脱毒试验
• 2.4 乙醉脱毒试验
• 2.5 吸附剂脱毒试验
• 3 本章小结
• 第五章 提高酵母菌发酵能力试验研究
• 前言
• 1 材料与方法
• 2 结果与分析
• 2.1 缓冲液对发酵结果的影响
• 2.2 培养基配方筛选试验
• 2.3 酵母膏、蛋白胨对发酵的影响
• 2.4 油酸添加试验
• 2.5 补料发酵试验研究
• 3 本章小结
• 第六章 结论与讨论
• 1 本文主要结论
• 2 讨论
• 3 展望
• 参考文献
• ABSTRACT