玉米秸稈水解產(chǎn)物對(duì)L-乳酸發(fā)酵的影響

【摘要】：目前L-乳酸生產(chǎn)大多使用糖質(zhì)和淀粉質(zhì)為原料，與其相比，以農(nóng)作物秸稈為代表的木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)具有廉價(jià)，來源豐富的特點(diǎn)，是未來L-乳酸產(chǎn)業(yè)規(guī)?；l(fā)展公認(rèn)的原料來源。但在秸稈水解過程中，伴隨半纖維素被水解的同時(shí)，也產(chǎn)生了一些副產(chǎn)物，可能會(huì)抑制菌體生長(zhǎng)及乳酸生成。國(guó)外學(xué)者對(duì)木質(zhì)纖維素水解液中存在的抑制因子的種類進(jìn)行了比較系統(tǒng)的研究，并考查了它們對(duì)某些酵母菌株菌體生長(zhǎng)及乙醇發(fā)酵的影響。目前，國(guó)內(nèi)相關(guān)的研究大多局限于工藝的探討，對(duì)副產(chǎn)物的抑制作用的研究還鮮見報(bào)道，且不同的微生物菌種對(duì)各種抑制物質(zhì)的耐受程度差異很大。在此基礎(chǔ)上，本文考查了抑制因子對(duì)米根霉菌體生長(zhǎng)及L-乳酸發(fā)酵的影響。 本文利用米根霉(AS3.819)發(fā)酵玉米秸稈水解液，制取L-乳酸。根據(jù)玉米秸稈水解液中副產(chǎn)物的成分及其濃度，選擇了三種副產(chǎn)物即乙酸、香草醛和糠醛，并研究了各種副產(chǎn)物單獨(dú)作用對(duì)米根霉AS3.819發(fā)酵L-乳酸的影響以及秸稈水解液中多種副產(chǎn)物的共同作用對(duì)發(fā)酵的影響，并以無副產(chǎn)物存在的含鹽葡萄糖培養(yǎng)基的發(fā)酵情況作為對(duì)照。 結(jié)果表明，三種副產(chǎn)物對(duì)菌體生長(zhǎng)及L-乳酸生成的影響各不相同。乙酸的抑制作用隨其濃度的增加而增強(qiáng)，當(dāng)含量為3g/L時(shí)，即明顯抑制了葡萄糖的消耗、菌體生長(zhǎng)及L-乳酸的生成；香草醛在較低濃度(0.2g/L)就呈現(xiàn)對(duì)菌體生長(zhǎng)的抑制，含量小于0.5g/L時(shí)，可促進(jìn)葡萄糖消耗，達(dá)到0.8g/L時(shí)，葡萄糖消耗量和L-乳酸產(chǎn)量明顯降低；糠醛濃度在0.2～0.8g/L時(shí)，促進(jìn)葡萄糖消耗，菌體生長(zhǎng)滯后期延長(zhǎng)，L-乳酸產(chǎn)量降低，當(dāng)達(dá)到1g/L時(shí)，則完全抑制了菌體生長(zhǎng)和L-乳酸生成。由此可見，對(duì)于目標(biāo)產(chǎn)物L(fēng)-乳酸來說，香草醛和糠醛是很強(qiáng)的抑制因子；米根霉AS3.819對(duì)乙酸的耐受性相對(duì)較強(qiáng)，其次是糠醛，對(duì)酚類化合物香草醛耐受性較差。 實(shí)驗(yàn)中采用玉米秸稈水解液原液及其濃縮液作為發(fā)酵底物，對(duì)比其發(fā)酵結(jié)果。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，副產(chǎn)物以不同濃度共同存在時(shí)對(duì)發(fā)酵的影響很大，其中經(jīng)高溫?zé)崴A(yù)處理后不溶性固體洗滌至中性再酶解得到的水解液(水解液2)發(fā)酵L-乳酸的效果比較好，其他組實(shí)驗(yàn)則明顯抑制了葡萄糖消耗和L-乳酸生成。從而得到各種副產(chǎn)物以不同濃度共同存在對(duì)米根霉發(fā)酵L-乳酸的影響有較大不同。副產(chǎn)物的共同作用對(duì)發(fā)酵影響很大，且原因很復(fù)雜，水解液中還可能存在未知的對(duì)發(fā)酵有較大影響的副產(chǎn)物，需要進(jìn)一步的研究和分析。 本論文所取得的研究進(jìn)展有助于深入了解玉米秸稈水解副產(chǎn)物對(duì)米根霉菌體生長(zhǎng)和L-乳酸發(fā)酵的抑制現(xiàn)象，為開發(fā)適宜的消除抑制的策略提供了依據(jù)，為進(jìn)一步提高利用玉米秸稈原材料發(fā)酵產(chǎn)L-乳酸的生產(chǎn)效率及生產(chǎn)菌種的改造提供一定的理論基礎(chǔ)。 【關(guān)鍵詞】：玉米秸稈 米根霉 L-乳酸 水解液 副產(chǎn)物
【學(xué)位授予單位】：大連工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號(hào)】：TQ921.3
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第一章 緒論10-25
• 1.1 L-乳酸簡(jiǎn)介10-11
• 1.2 L-乳酸行業(yè)的發(fā)展11-13
• 1.2.1 國(guó)內(nèi)外研究概況11-12
• 1.2.2 L-乳酸行業(yè)的發(fā)展及展望12-13
• 1.3 利用農(nóng)業(yè)廢棄物發(fā)酵制 L-乳酸的研究13-18
• 1.3.1 植物纖維資源概述13-14
• 1.3.2 植物纖維原料的預(yù)處理14-15
• 1.3.3 植物纖維水解為糖的過程——水解糖化15-16
• 1.3.4 將水解糖液轉(zhuǎn)化為 L-乳酸——L-乳酸的發(fā)酵16-18
• 1.4 米根霉發(fā)酵乳酸的生化反應(yīng)機(jī)理18-21
• 1.4.1 米根霉18
• 1.4.2 發(fā)酵原理18-21
• 1.5 水解副產(chǎn)物的形成21-23
• 1.6 課題組前期研究基礎(chǔ)及本文實(shí)驗(yàn)的思路和方法23-25
• 第二章 實(shí)驗(yàn)材料和方法25-31
• 2.1 試劑與儀器25-26
• 2.1.1 試劑25
• 2.1.2 儀器25-26
• 2.2 材料與方法26-29
• 2.2.1 原料26
• 2.2.2 菌種26
• 2.2.3 培養(yǎng)基26
• 2.2.3.1 固體培養(yǎng)基26
• 2.2.3.2 液體種子培養(yǎng)基26
• 2.2.3.3 發(fā)酵培養(yǎng)基26
• 2.2.4 米根霉的培養(yǎng)26-27
• 2.2.4.1 孢子懸液的制備27
• 2.2.4.2 液體種子增殖培養(yǎng)27
• 2.2.4.3 搖瓶游離發(fā)酵培養(yǎng)27
• 2.2.5 生長(zhǎng)情況的測(cè)定27
• 2.2.6 玉米秸稈高溫?zé)崴A(yù)處理27
• 2.2.7 水解液的制備27-28
• 2.2.8 L-乳酸發(fā)酵對(duì)比實(shí)驗(yàn)28-29
• 2.3 發(fā)酵液的分析29
• 2.3.1 孢子濃度的測(cè)定29
• 2.3.2 葡萄糖及 L-乳酸的測(cè)定29
• 2.3.3 生物量的測(cè)定29
• 2.4 原料成分的分析29-31
• 2.4.1 苯醇抽出物含量的測(cè)定29
• 2.4.2 葡萄糖和葡聚糖含量的測(cè)定29
• 2.4.3 戊聚糖含量的測(cè)定29-30
• 2.4.4 糠醛和羥甲基糠醛含量的測(cè)定30
• 2.4.5 酸不溶木素和酸溶木素含量的測(cè)定30
• 2.4.6 灰分的測(cè)定30
• 2.4.7 水分含量的測(cè)定30-31
• 第三章 結(jié)果與討論31-52
• 3.1 各種副產(chǎn)物對(duì)米根霉發(fā)酵 L-乳酸的影響31-49
• 3.1.1 乙酸對(duì)米根霉 AS3.819 發(fā)酵的影響31-37
• 3.1.2 香草醛對(duì)米根霉 AS3.819 發(fā)酵的影響37-43
• 3.1.3 糠醛對(duì)米根霉 AS3.819 發(fā)酵的影響43-49
• 3.2 米根霉發(fā)酵玉米秸稈水解液49-52
• 3.2.1 水解液原液發(fā)酵對(duì)比實(shí)驗(yàn)49-50
• 3.2.2 濃縮水解液發(fā)酵對(duì)比實(shí)驗(yàn)50-52
• 第四章 結(jié)論52-53
• 參考文獻(xiàn)53-55
• 致謝55-56
• 科研成果56

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