共固定化細胞發(fā)酵玉米秸稈水解液產(chǎn)乳酸的研究

【摘要】：近些年來從能量互換的角度來看,生物質(zhì)資源是太陽能的另外一種轉(zhuǎn)化形式,是綠色植物進行光合作用的另外一種結果,全世界范圍內(nèi)的生物質(zhì)每年生成量達到155×109t。貯存在這些生物質(zhì)貯存內(nèi)的總能量是目前全世界每年消耗總量的10倍,可以說生物質(zhì)資源是一種儲存豐富、可再生的、潛在的良好的綠色能源。陸地植物細胞壁的成分主要由纖維素、半纖維素和木質(zhì)素等組成。植物界碳含量的50%以上是由纖維素構成的。纖維素是以p-1,4糖苷鍵構成D-葡萄糖的大分子多糖。纖維素雖然組成簡單,但它的空間結構是最為復雜的,它的不溶性在于它是以多個分子通過緊密排列構成絲狀微小纖維,多個微小纖維彼此以纏繞的方式構成繩索狀的密實空間結構。 所以本試驗對玉米秸稈纖維進行了四種預處理,通過試驗可以比較出稀酸處理在試驗操作和成本上都是最為適宜的,并且在提高酶解得率上也是最高的,所以后續(xù)試驗中用到預處理方法也是稀酸處理。而后又為了提高纖維素原料對乳酸的轉(zhuǎn)化率,將富含纖維二糖酶的黑曲霉孢子和德氏乳酸菌細胞共固定在海藻酸鈣凝膠珠中,將共固定化細胞體系與纖維素原料的酶水解相耦聯(lián),組建成新型串聯(lián)式生物反應器,通過這種方法得到乳酸濃度高達54.5g/L,說明乳酸轉(zhuǎn)化率很高。纖維素對乳酸的轉(zhuǎn)化率為89.5%,比傳統(tǒng)的固定化細胞的反應提高了29.4%。通過試驗分別測定兩種菌的配比、溫度對共固定化細胞發(fā)酵纖維素酶水解液產(chǎn)乳酸的影響以及共固定化細胞與纖維素水解液最適反應體積比的確定。通過試驗條件優(yōu)化我們得出：兩種菌的配比為1：1時,共固定化產(chǎn)乳酸的轉(zhuǎn)化率最高,可達到84.4%左右。當溫度為48℃時,乳酸轉(zhuǎn)化率最高為83.2%。當共固定化細胞體積為60mL時,乳酸達到最大濃度42.45g/L。然后利用響應曲面法優(yōu)化發(fā)酵產(chǎn)乳酸的工藝條件,建立了菌種配比(X1),溫度(X2),共固定化細胞與纖維素水解液反應體積比X3)之間的數(shù)學模型：Y=45.38-1.17X1-137X2-1.57X3+1.06X1X2-1.99X1X3-3.20X2X3-2.99X12-3.34X22-7.06X32。最佳擠壓工藝條件為：菌種配比1：2、溫度48.51℃、共固定化細胞與纖維素水解液反應體積比22%,在此條件下,乳酸濃度可達到為45.75%。 【關鍵詞】：玉米秸稈 共固定化 乳酸發(fā)酵 響應面優(yōu)化
【學位授予單位】：吉林農(nóng)業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2013
【分類號】：TQ921.3
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 前言8-15
• 1.1 秸稈資源開發(fā)利用的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀8-9
• 1.2 秸稈類纖維原料預處理研究現(xiàn)狀9-12
• 1.3 共固定化細胞技術的國內(nèi)外研究進展12
• 1.4 乳酸的利用價值12-13
• 1.5 研究的目的、意義和主要內(nèi)容13-15
• 2 材料15-23
• 2.1 材料與儀器15-16
• 2.2 試驗方法16-23
• 3 結果分析23-34
• 3.1 秸稈預處理結果分析23-29
• 3.2 乳酸發(fā)酵結果分析29-34
• 4 討論34-35
• 4.1 預處理討論34
• 4.2 共固定化發(fā)酵產(chǎn)乳酸討論34-35
• 5 結論35-37
• 5.1 預處理結論35
• 5.2 共固定化發(fā)酵產(chǎn)乳酸結論35-36
• 5.3 創(chuàng)新點36-37
• 參考文獻37-40
• 作者簡介40-41
• 致謝41

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