玉米秸稈原料的黑曲霉發(fā)酵生產檸檬酸

【摘要】：檸檬酸是在飲料、制藥、化妝品、農業(yè)等領域中有著廣泛應用的重要有機酸。目前,工業(yè)上主要利用黑曲霉(Aspergillus niger),以淀粉類糧食為底物發(fā)酵生產檸檬酸。這一傳統(tǒng)發(fā)酵工藝需要消耗大量的糧食作為黑曲霉生長和發(fā)酵的碳源。農作物秸稈等木質纖維素是最豐富的可再生碳水化合物資源,利用儲量豐富、價格低廉的的秸稈發(fā)酵檸檬酸,可顯著降低檸檬酸生產成本。但是,黑曲霉在預處理后木質纖維素體系中無法實現(xiàn)高濃度的檸檬酸積累。本文以玉米秸稈為原料進行檸檬酸發(fā)酵為出發(fā)點,進行了如下研究： 首先,對于三株候選檸檬酸生產菌株黑曲霉(A. niger) SIIM M203、M288、M228進行了檸檬酸生產能力的鑒定,發(fā)現(xiàn)這三株菌都具備生產檸檬酸的能力。然后,對比了這三株菌在玉米秸稈水解液中的發(fā)酵能力。結果表明,黑曲霉SIIM M288在木質纖維素水解液中生產檸檬酸的能力最強。 其次,測定了黑曲霉SUM M288對木質纖維素中主要抑制物的耐受性。玉米秸稈中的主要抑制物對黑曲霉SIIM M288生產檸檬酸都有抑制,糠醛等還抑制了菌體的生長。所以,黑曲霉SIIM M288必須以脫毒秸稈為底物進行檸檬酸發(fā)酵。 最后,對黑曲霉SIIM M288在25%脫毒玉米秸稈水解液中的發(fā)酵條件進行了優(yōu)化。最優(yōu)的發(fā)酵條件為：33℃、初始pH為6.0. NH4Cl為1.0g/L、不添加Mn2+的情況下。在此條件下,獲得了98.27g/L檸檬酸,轉化率為77.20%。 本文通過菌種篩選和條件優(yōu)化,實現(xiàn)了在玉米秸稈水解液中積累檸檬酸,為玉米秸稈為原料工業(yè)化生產檸檬酸提供了借鑒。 【關鍵詞】：檸檬酸 黑曲霉 玉米秸稈 木質纖維素
【學位授予單位】：華東理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TQ921.1
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 前言9-10
• 第1章 文獻綜述10-22
• 1.1 檸檬酸概述10-13
• 1.1.1 檸檬酸性質及應用10
• 1.1.2 檸檬酸發(fā)酵微生物及其原理10-13
• 1.1.3 檸檬酸生產現(xiàn)狀13
• 1.2 木質纖維素概述13-16
• 1.2.1 木質纖維素結構13-14
• 1.2.2 纖維素酶組成14-15
• 1.2.3 預處理15
• 1.2.4 抑制物及脫毒方式15-16
• 1.3 木質纖維素檸檬酸的生產工藝16-21
• 1.3.1 生產木質纖維素檸檬酸的步驟以及瓶頸16-17
• 1.3.2 優(yōu)化檸檬酸生產的技術及工藝17-21
• 1.4 選題依據(jù)和研究思路21-22
• 第2章 材料與方法22-28
• 2.1 菌體、試劑及儀器設備22-24
• 2.1.1 菌株22
• 2.1.2 試劑22-23
• 2.1.3 培養(yǎng)基23
• 2.1.4 實驗儀器23-24
• 2.2 實驗方法24-27
• 2.2.1 菌種保藏24
• 2.2.2 菌種活化24
• 2.2.3 玉米秸稈預處理及評價測定方法24-26
• 2.2.4 脫毒步驟26
• 2.2.5 水解液制備26
• 2.2.6 接種方法26-27
• 2.2.7 發(fā)酵條件27
• 2.2.8 樣品處理27
• 2.3 分析方法27-28
• 2.3.1 葡萄糖、木糖、檸檬酸、糠醛和羥甲基糠醛濃度測定27
• 2.3.2 菌體干重的測定27
• 2.3.3 檸檬酸產量和轉化率的計算27-28
• 第3章 結果與討論28-53
• 3.1 鑒定候選菌株的產酸能力28-34
• 3.1.1 M203的鑒定結果28-30
• 3.1.2 M288的鑒定結果30-31
• 3.1.3 M228的鑒定結果31-33
• 3.1.4 鑒定小結33-34
• 3.2 預處理效果評價34-35
• 3.3 檸檬酸生產菌株的篩選35-39
• 3.4 抑制物對發(fā)酵的影響39-46
• 3.4.1 呋喃類抑制物39-42
• 3.4.2 弱酸類抑制物42-45
• 3.4.3 酚類抑制物45
• 3.4.4 M288對玉米秸稈中主要抑制的耐受性小結45-46
• 3.5 M288在脫毒玉米秸稈水解液中的發(fā)酵條件的優(yōu)化46-53
• 3.5.1 溫度梯度對M288在脫毒玉米秸稈水解液中的發(fā)酵影響46-47
• 3.5.2 初始pH梯度對M288在脫毒玉米秸稈水解液中的發(fā)酵影響47-49
• 3.5.3 NH_4Cl梯度對M288在脫毒玉米秸稈水解液中的發(fā)酵影響49-50
• 3.5.4 MnCl_2梯度對M288在脫毒玉米秸稈水解液中的發(fā)酵影響50-52
• 3.5.5 M288在脫毒玉米秸稈水解液中最優(yōu)條件下的發(fā)酵情況52-53
• 第4章 結論與展望53-55
• 4.1 結論53
• 4.2 展望53-55
• 參考文獻55-59
• 致謝59

您可以在本站搜索以下學術論文文獻來了解更多相關內容

纖維素酶的研究進展    謝占玲,吳潤

玉米粉原料的檸檬酸發(fā)酵初步研究    陳小真,陳惠萍,郭杰炎

纖維素酶研究綜述    王巧蘭,郭剛,林范學

檸檬酸發(fā)酵與控制    劉志偉 ,張晨

檸檬酸生產中黑曲霉菌體的利用研究    欽傳光

木質素生物降解與生物制漿的研究現(xiàn)狀分析    池玉杰,鮑甫成

產檸檬酸用黑曲霉的選育    熊俊君;杜濤;

黑曲霉檸檬酸積累代謝機制研究進展    李晶;馮金榮;郭睿;楊雪雪;萬里;

黑曲霉發(fā)酵玉米淀粉生產檸檬酸    石憶湘,劉祖同

纖維素乙醇生物加工過程中的抑制物對釀酒酵母的影響及應對措施    李洪興;張笑然;沈煜;董永勝;鮑曉明;

鉛、鎘脅迫對茶樹根系分泌有機酸的影響    林海濤,史衍璽

纖維素酶及其應用現(xiàn)狀    楊友坤;朱鳳香;王衛(wèi)平;陳曉旸;洪春來;吳傳珍;薛智勇;

纖維素酶提取工藝及酶學性質的研究    繆靜;張術臻;程顯好;馮志彬;王營營;

營養(yǎng)因子對黑曲霉發(fā)酵生產檸檬酸的影響    肖雷;徐芃;姚菁華;劉炯天;高菁;黃天天;

木質纖維素類生物質轉化生物乙醇預處理B2B工藝的發(fā)展研究    李文;潘家禎;許洪朋;

微生物發(fā)酵稻草降解非纖維素成分的工藝研究    馬立安;馬琴;陳啟武;

纖維素酶活力測定方法研究進展    池雅琴;黃奎;

直接與間接生物淋濾法去除城市生活垃圾焚燒飛灰中重金屬的研究    楊潔;蔡體久;汪群慧;王琪;

纖維素酶活力及混合纖維素酶協(xié)同作用的研究    馮月;蔣建新;朱莉偉;菅紅磊;

Recent developments in activities, utilization and sources of cellulase    

枯草芽孢桿菌發(fā)酵生產纖維素酶的研究    柳建設;肖利;夏樂先;謝景洪;

DM-8626在棉針織物生物拋光中的應用研究    張永金;王景;劉喜銳;劉鋒;

與錳過氧化物酶(MnP)相關的硫酸鹽漿的生物漂白    謝慧芳;李忠正;

漆酶/木聚糖酶體系處理抑制漂白化學機械漿返黃的研究    尤紀雪;景宜;張凱;葉漢玲;

微生物纖維素酶的開發(fā)和利用    易巧夫;曹毅;

以農業(yè)廢棄物為原料的燃料乙醇生產用釀酒酵母木糖發(fā)酵及有機酸耐受改善    李云成;茍梓希;茍敏;湯岳琴;木田建次;

農業(yè)廢棄物乙醇生產用酵母的抑制物耐受研究    茍梓希;李云成;茍敏;湯岳琴;木田建次;

枯草芽孢桿菌內切葡聚糖酶和木聚糖酶基因在大腸桿菌中的共表達    王磊;蔡蓓;高印;高康;房安彧;楊雨鑫;陳玉林;

利用兩種大型海藻制備生物能源的探索研究    馮大偉

嗜熱真菌纖維二糖水解酶（CBHⅠ、CBHⅡ）和內切葡聚糖酶（EGⅠ）的分子改造    王秀娟

玉米秸稈發(fā)酵生產酒精的研究    張強

秸稈和秸稈木質素在土壤中的降解及其對土壤性質的影響    劉繼培

嗜熱厭氧桿菌工程菌（Δldh）的構建及其廉價生物質乙醇發(fā)酵的研究    蔡友華

水稻秸稈降解放線菌的分離鑒定及其降解機理研究    徐杰

以菌糠為調理劑的餐廚垃圾好氧堆肥技術及其機制研究    鄒德勛

生物酶對造紙纖維改性的研究    周楫

沼氣高效厭氧發(fā)酵的條件及產氣效應研究    楚莉莉

玉米秸稈保質貯存及水熱反應處理提高可生化性方法的研究    孫優(yōu)善

亮斑扁角水虻（Hermetia illucens L.）幼蟲腸道內纖維素酶活性菌株的篩選與鑒定    謝久鳳

玉米秸稈預處理及對發(fā)酵產氫效果影響研究    曾召剛

玉米秸稈腐解復合菌系CSS-1的構建、菌群組成及腐解特性研究    劉堯

紫外誘變纖維素分解菌降解木薯渣的研究    李永華

木質纖維素來源發(fā)酵抑制物的生物降解以及光合發(fā)酵制氫    朱智楠

木質纖維素生物質預處理與水解過程的關鍵技術研究    王修勝

高產纖維素酶真菌的篩選、鑒定及其在畜禽糞便處理中的應用    鄭世仲

高產纖維素酶菌的篩選鑒定及其液體發(fā)酵條件的研究    劉海波

混合纖維素酶水解楊木及多菌種共發(fā)酵制備燃料乙醇    王璀璨

生物酸析造紙廢水中木質素的研究    程玲玲

pH值對檸檬酸深層發(fā)酵的影響與調節(jié)控制探討    陳西偉;

木質纖維生物量一步法(SSF)轉化成乙醇的研究(Ι)——木質纖維原料蒸汽爆破預處理的研究    張德強,黃鎮(zhèn)亞,張志毅

制漿造紙工業(yè)中的生物技術    秦夢華,高培基

木素酶生物漂白的研究進展    鄧耀杰,林鹿,詹懷宇,黎振球

桉木硫酸鹽漿聚木糖酶預處理及其對H_2O_2漂白影響的研究    周學飛,陳嘉翔

一種新型廢紙脫墨工藝—生物酶法脫墨    王高升,謝來蘇,隆言泉

真菌侵蝕前后泡桐材化學成分變化剖析    胡偉華,常德龍,李福海,方桂珍

纖維素酶固態(tài)發(fā)酵環(huán)境掃描電鏡觀察    徐福建,陳洪章,邵曼君,李竹川,李佐虎

白腐菌對芳香化合物的降解及其機制    鄧耀杰,林鹿,詹懷宇

白腐真菌生物降解TNT裝藥廢水的研究    黃俊,周申范

生物質超低酸水解制取燃料乙醇的研究    莊新姝

木質纖維素預處理技術研究進展    劉德禮;謝林生;馬玉錄;

木質纖維素預處理技術    易錦瓊;熊興耀;

美企開發(fā)復合材料用木質纖維素填料    

木質纖維素類生物質高溫液態(tài)水預處理技術    余強;莊新姝;袁振宏;亓偉;王聞;王瓊;楊麗芳;譚雪松;

稀鹽酸預處理木質纖維素研究    姚秀清;楊翔華;

木質纖維素預處理方法的研究進展    張振;臧中盛;劉蘋;常秀蓮;溫少紅;

木質纖維素的物理預處理技術    張健;

木質纖維素快速熱化學液化催化制氫研究的現(xiàn)狀    劉玉環(huán),鄭丹丹,林向陽,劉成梅,阮榕生

木質纖維素生物質生產乙醇的預處理技術    辛芬;陳漢平;王賢華;楊海平;楊國來;張世紅;高斌;劉德昌;

評價木質纖維素預處理效果的新方法    陳曉萍;孫付保;張建華;張宏建;毛忠貴;

混合菌群用于木質纖維素糖化的實驗研究    馮玉杰;李冬梅;張秋桌;

天然木質纖維素降解相關酶的宏蛋白質組學分析與鑒定    呂睿瑞;田寶玉;黃建忠;

木質纖維素原料厭氧生物降解研究進展    楊世關;李繼紅;孟卓;鄭正;

木質纖維素轉化過程共性問題與秸稈酶解發(fā)酵燃料乙醇研究進展    陳洪章;

利用木質纖維素生產乙醇的代謝工程研究進展    陸堅;韋宇拓;黃日波;

木質纖維素生產乙醇所需原料的可生產性與成本分析    談敦禮;馬艷萍;李琰;

茶梗木質纖維素選擇性吸附茶兒茶素類及其機理研究    葉儉慧;梁月榮;

木質纖維素—聚氨酯共聚型高強度功能紙的研究    王鵬;謝益民;范建云;楊志勇;

纖維素酶及其在廢木質纖維素制可還原糖中的應用    姜曉云;王家德;

曲霉纖維素酶與木質纖維素糖化的研究    鄧敏;徐惠娟;鄔小兵;胡忠;龍敏南;

利用木質纖維素緩解能源短缺    李華

緩解能源短缺的新途徑    

用白蟻造能源 并非天方夜譚    記者 王夕

生物化工技術聚焦三大領域    生化工程國家重點實驗室主任 蘇志國

山東大學實現(xiàn)“211工程”建設目標    記者 袁新文 通訊員 王琪瓏

棉稈和稻殼的價值新發(fā)現(xiàn)    本報記者 張立君

秸稈制乙醇,“畫餅”不久可充饑？    記者 陶婷婷　通訊員 房樹芬

玉米秸稈乙醇產業(yè)化更進一步    張曉君 楊春雨

生物質資源取之不盡    

以木質纖維素為原料的燃料乙醇生產工藝及廢水零排放技術研究    張雯

木質纖維素預處理和酶水解回收的過程調控與強化研究    杜若愚

強化木質纖維素干消化產氣機理研究    梁越敢

基于離子液體的木質纖維素預處理和轉化過程的基礎研究    陳龍

Lentinula edodes降解木質纖維素與羥自由基清除能力研究    黃慧艷

木質纖維素原料生物轉化生產纖維素乙醇過程的關鍵技術研究    張建

木質纖維素生物煉制過程的流體力學與過程模擬研究    喬慶安

三種類型木質纖維素的白腐菌降解異質性研究    余洪波

球磨結合稀酸、真菌和超聲處理法降解木質纖維素的研究    袁麗

黑翅土白蟻及其微生物協(xié)同降解木質纖維素機制研究    李鴻杰

木質纖維素超低溫微化—固定化酶降解制備乙醇工藝研究    焦巖

木質纖維素預處理工藝及高溫液態(tài)水條件下的水解反應研究    王恩俊

超聲波輔助生物催化降解木質纖維素制燃料乙醇的研究    梁江華

木質纖維素來源發(fā)酵抑制物的生物降解以及光合發(fā)酵制氫    朱智楠

木質纖維素超低酸水解過程及動力學研究    段曉玲

利用天然木質纖維素產油脂木霉菌株的篩選和產油條件的優(yōu)化    王雪

中國芒屬植物—荻細胞學調查及其莖稈木質纖維素組分分析    李宏飛

白腐菌Lentinula edodes發(fā)酵玉米秸稈胞外清除羥自由基主效物質探析    李莉

木質纖維素生物質熱解產物發(fā)酵燃料乙醇研究    羅國榮

農作物秸稈木質纖維素組分分離及高效糖化工藝研究    易守連