利用糖蜜和秸稈水解液發(fā)酵生產(chǎn)丁醇的研究

【摘要】：丁醇是一種重要的化工有機(jī)溶劑,也是一種極具潛力的新型生物燃料。利用糖質(zhì)非糧原料替代玉米等糧食原料發(fā)酵生產(chǎn)丙酮丁醇既可以降低原料成本,又順應(yīng)國家新能源政策,對實(shí)現(xiàn)可再生資源的能源化具有重要的意義。 本研究從實(shí)驗(yàn)室保藏的8株丙酮丁醇梭菌中篩選出一株能較好利用糖質(zhì)原料的菌種C. saccharobutylicum DSM 13864進(jìn)行糖蜜、木質(zhì)纖維素水解液等糖質(zhì)原料的丙酮丁醇發(fā)酵。 優(yōu)化獲得了糖蜜的最優(yōu)培養(yǎng)基和培養(yǎng)條件:糖蜜6 %,CaCO3 3.2 g/L,(NH_4)2SO_4 2 g/L,K2HPO_4 0.5 g/L,玉米漿干粉20 g/L,MnSO_4·H2O 0.01 g/L,pH 6.0,接種量8 %,發(fā)酵溫度37℃。在此條件下?lián)u瓶發(fā)酵72 h,總?cè)軇┊a(chǎn)量達(dá)19.80 g/L,其中丙酮5.01 g/L,乙醇1.39 g/L,丁醇13.40 g/L。在5-L發(fā)酵罐中發(fā)酵36 h,總?cè)軇┊a(chǎn)量為17.88 g/L,生產(chǎn)強(qiáng)度和生產(chǎn)率分別為0.50 g/L/h、0.33 g ABE/g糖耗。在半連續(xù)發(fā)酵中,發(fā)酵穩(wěn)定持續(xù)8 d (205 h,26循環(huán)),1級罐的平均細(xì)胞濃度為7.43 OD660,2級罐的平均總?cè)軇?5.27 g/L,生產(chǎn)強(qiáng)度為1.05 g/L/h。1級罐(7 h)和2級罐(14-18 h)的分批發(fā)酵時(shí)間縮短為21-25 h。在連續(xù)發(fā)酵中,發(fā)酵穩(wěn)定持續(xù)160 h,平均總?cè)軇?2.41 g/L,生產(chǎn)強(qiáng)度為0.25 g/L/h。采用正交優(yōu)化法確定了以玉米秸稈水解液為底物的最優(yōu)培養(yǎng)基配方:CaCO3 2.0 g/L,(NH_4)2SO_4 1.0 g/L,K2HPO_4 0.5 g/L,玉米漿干粉15 g/L,MnSO_4·H2O 0.01 g/L。采用該最優(yōu)培養(yǎng)基配方,3-L發(fā)酵罐中發(fā)酵培養(yǎng)40 h,總?cè)軇?6.1 g/L,其中丁醇10.59 g/L,發(fā)酵強(qiáng)度為0.40 g/L/h,生產(chǎn)率為0.33 g ABE/g糖耗。對發(fā)酵過程進(jìn)行變溫調(diào)控表明低溫有利于溶劑積累,總?cè)軇┯?7.01 g/L提高為19.98 g/L。在稀釋率為0.1 h-1的變溫連續(xù)發(fā)酵過程中,80 h系統(tǒng)進(jìn)入產(chǎn)溶劑穩(wěn)定狀態(tài)并持續(xù)至269 h,該階段平均總?cè)軇?2.28 g/L(其中丁醇8.50 g/L),發(fā)酵強(qiáng)度為0.25 g/L/h;總?cè)軇┳罡呖蛇_(dá)15.29 g/L(其中丁醇10.82 g/L)。 【關(guān)鍵詞】：Clostridium saccharobutylicum 丙酮丁醇發(fā)酵 糖蜜 玉米秸稈 木質(zhì)纖維素水解液 半連續(xù)發(fā)酵 變溫 連續(xù)發(fā)酵
【學(xué)位授予單位】：江南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號】：TQ923
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 第一章 前言7-17
• 1.1 正丁醇供需狀況7-8
• 1.2 正丁醇概述8-9
• 1.2.1 正丁醇的性質(zhì)及用途8
• 1.2.2 正丁醇的工業(yè)生產(chǎn)方法8-9
• 1.3 發(fā)酵法生產(chǎn)丙酮丁醇9-14
• 1.3.1 丙酮丁醇發(fā)酵歷史9
• 1.3.2 丙酮丁醇發(fā)酵菌種9-10
• 1.3.3 丙酮丁醇發(fā)酵存在的主要問題10
• 1.3.4 廉價(jià)原料用于丙酮丁醇發(fā)酵的研究進(jìn)展10-13
• 1.3.5 丙酮丁醇發(fā)酵工藝研究進(jìn)展13-14
• 1.4 本課題來源及研究意義14-15
• 1.5 本課題主要研究內(nèi)容15-17
• 第二章 材料與方法17-25
• 2.1 實(shí)驗(yàn)材料17-18
• 2.1.1 主要試劑及來源17
• 2.1.2 主要儀器及來源17
• 2.1.3 菌種17-18
• 2.1.4 培養(yǎng)基18
• 2.2 實(shí)驗(yàn)方法18-25
• 2.2.1 菌種活化與保藏18-19
• 2.2.2 種子培養(yǎng)19
• 2.2.3 糖質(zhì)原料發(fā)酵菌株的選擇19-20
• 2.2.4 糖蜜發(fā)酵生產(chǎn)丙酮丁醇20-22
• 2.2.5 秸稈水解液發(fā)酵生產(chǎn)丙酮丁醇22-24
• 2.2.6 檢測方法24-25
• 第三章 結(jié)果與討論25-43
• 3.1 糖質(zhì)原料發(fā)酵菌株的選擇25-28
• 3.1.1 丙酮丁醇梭菌系統(tǒng)發(fā)育樹分析25-26
• 3.1.2 四株糖質(zhì)原料菌種對糖蜜中糖類的利用情況26-27
• 3.1.3 C. saccharobutylicum DSM 13864 對秸稈水解液中糖類的利用情況27-28
• 3.2 糖蜜發(fā)酵生產(chǎn)丙酮丁醇28-35
• 3.2.1 糖蜜預(yù)處理方法的選擇28
• 3.2.2 發(fā)酵培養(yǎng)基及培養(yǎng)條件優(yōu)化28-31
• 3.2.3 5-L 發(fā)酵罐培養(yǎng)31-32
• 3.2.4 糖蜜半連續(xù)發(fā)酵32-33
• 3.2.5 糖蜜連續(xù)發(fā)酵33-35
• 3.3 秸稈水解液發(fā)酵生產(chǎn)丙酮丁醇35-43
• 3.3.1 秸稈預(yù)處理方法的選擇35
• 3.3.2 最優(yōu)纖維素酶酶用量的選擇35-36
• 3.3.3 酶解最優(yōu)固液比選擇36-37
• 3.3.4 玉米秸稈水解液發(fā)酵培養(yǎng)基的篩選37
• 3.3.5 正交優(yōu)化玉米秸稈水解液培養(yǎng)基成分37-39
• 3.3.6 3-L 發(fā)酵罐培養(yǎng)39
• 3.3.7 3-L 發(fā)酵罐變溫調(diào)控培養(yǎng)39-40
• 3.3.8 不同變溫調(diào)控方式對溶劑積累的影響40-41
• 3.3.9 變溫連續(xù)發(fā)酵41-43
• 結(jié)論與展望43-44
• 致謝44-45
• 參考文獻(xiàn)45-50
• 附錄A：溶劑、有機(jī)酸標(biāo)準(zhǔn)曲線及氣相色譜圖50-51
• 附錄B：丙酮丁醇梭菌菌體與菌落形態(tài)51-52
• 附錄C：作者在攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文52

您可以在本站搜索以下學(xué)術(shù)論文文獻(xiàn)來了解更多相關(guān)內(nèi)容

糖蜜發(fā)酵生產(chǎn)丙酮丁醇的研究    馬光庭，李伏生，韋珂

稻草酶法水解液的丙酮丁醇發(fā)酵    陳守文,馬昕,汪履綏,趙學(xué)慧

農(nóng)作物秸稈綜合利用技術(shù)研究進(jìn)展    白立勇;周廣田;趙文娟;

化學(xué)預(yù)處理對玉米秸稈酶解糖化效果的影響    宋安東;任天寶;謝慧;裴廣慶;張百良;

利用工業(yè)廢水生產(chǎn)生物農(nóng)藥蘇云金桿菌    周學(xué)永;李凌凌;唐萍;陳俊;周衛(wèi);

纖維質(zhì)原料生產(chǎn)燃料乙醇的研究進(jìn)展    陳偉紅;閆德冉;杜風(fēng)光;宋安東;

互花米草厭氧發(fā)酵初步試驗(yàn)研究    李繼紅;楊世關(guān);鄭正;宋華民;孟卓;

利用玉米芯半纖維素水解液發(fā)酵生產(chǎn)木糖醇的研究    丁興紅

薯蕷皂素提取新工藝及相關(guān)基礎(chǔ)研究    陳俊英

紅麻韌皮纖維生物酶脫膠改性研究    鄭來久

生物質(zhì)質(zhì)外體蛋白與纖維素酶的協(xié)同作用關(guān)系研究及其提取工藝初探    盧迪

香蕉纖維的制取及其結(jié)構(gòu)理化性能研究    熊月林

生物質(zhì)三組分熱裂解特性及其動(dòng)力學(xué)研究    黃娜

纖維素酶系協(xié)同作用實(shí)驗(yàn)及重組酵母的同步糖化發(fā)酵    張艷

植物纖維表面改性及聚丙烯復(fù)合材料的研究    張麗

誘變處理篩選纖維素酶高產(chǎn)菌株及發(fā)酵條件優(yōu)化    陳偉紅

潛流人工濕地啟動(dòng)期反硝化碳源補(bǔ)充技術(shù)研究    楊思璐

纖維素高效降解菌株的選育    劉清鋒

稀硫酸/鹽催化葡萄糖降解反應(yīng)動(dòng)力學(xué)    彭新文

特異腐質(zhì)霉H31-3產(chǎn)纖維素酶的純化、鑒定與性質(zhì)研究    顧方媛

中國木薯產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展研究與對策    黃潔;李開綿;葉劍秋;程序;

紫色非硫光合細(xì)菌的分離鑒定及其功能研究    徐姍楠,邱宏端,林娟,陳朝洋

高效凈水沼澤紅假單胞菌的分離和鑒定    雷愛瑩,彭敏,曾地剛,李詠梅

聚乙烯醇包埋固定化微生物的研究及進(jìn)展    王建龍,施漢昌

稻草酶法水解液的丙酮丁醇發(fā)酵    陳守文,馬昕,汪履綏,趙學(xué)慧

糖蜜發(fā)酵生產(chǎn)丙酮丁醇的研究    馬光庭，李伏生，韋珂

對蝦養(yǎng)殖池底泥中光合細(xì)菌分離及其生物學(xué)特性    李彥芹;張濤;李鳳超;康現(xiàn)江;郭明申;王淑英;辛雨霖;

丁醇、辛醇生產(chǎn)技術(shù)與市場需求預(yù)測    沈佩芝,任誠

有機(jī)蒸氣膜分離過程    曹義鳴,左莉,介興明,袁權(quán)

后化石經(jīng)濟(jì)時(shí)代工業(yè)生物技術(shù)發(fā)展的若干思考    姜岷;韋萍;盧定強(qiáng);徐虹;周華;歐陽平凱;

一株沼澤紅假單胞菌的分離與鑒定    吳向華,楊啟銀,劉五星,杜開和,吳涌興

凈化木糖水解液的廢粉狀活性炭再生試驗(yàn)總結(jié)    賈銘勛;王玉山;馬玉雯;

以水解液為原料的α-淀粉酶發(fā)酵工藝條件的研究    鄭裕國,陸建衛(wèi),曹曉如,李筱琴

鹿角藻膠提取工藝探討    邵夢欣,郝琳

成分及成型工藝對陶瓷型性能的影響    孫宇;

硫酸水解豆粕制備復(fù)合氨基酸的正交試驗(yàn)    白志川;方才君;劉正伏;

椰殼常壓酸水解制備木糖    劉仁成;黃廣民;姚伯元;竇智峰;

從花生殼提取木糖醇的工藝初探    牟曉紅;

地溝油水解工藝的研究    賀紀(jì)陵;

乙酸甲酯的催化精餾水解實(shí)驗(yàn)研究    童阜廣;

重氮化-水解法制備間甲酚的工藝研究    馬嬌麗;劉有智;張巧玲;李光明;

牛毛水解液脫色條件的研究    王全杰;楊淼坤;譚小軍;

蛋白質(zhì)堿水解液中色氨酸的紫外測定    劉智廣;陳鑌鍑;

游離細(xì)胞發(fā)酵木質(zhì)纖維素稀酸水解液產(chǎn)乙醇研究    錢明宇;張晶;李學(xué)鳳;潘亞平;楊秀山;

一株管囊酵母發(fā)酵稻草水解液制乙醇的研究    趙金生;楊震宇;都占魁;楊正宇;

固定化細(xì)胞木質(zhì)纖維素稀酸水解液乙醇發(fā)酵研究    張晶;錢明宇;李學(xué)鳳;潘亞平;楊秀山;

豆乳酒發(fā)酵條件優(yōu)化    崔蕊靜;李漢臣;杜茂寶;張梅申;

五倍子發(fā)酵工藝研究    胡昌江;瞿燕;

一種具有免疫活性多肽的研究    張騫;林永齊;

蝦頭浸出物——蝦營養(yǎng)基料的研究和應(yīng)用    田鳴華;

羅非魚下腳料蛋白水解液對鈍頂螺旋藻生長的影響    孫佳;洪鵬志;楊萍;

巴氏殺菌乳和UHT滅菌乳中復(fù)原乳的鑒定    

淡水魚綜合加工有待挖潛    張海洋

降低原料成本我國有優(yōu)勢技術(shù)    中國農(nóng)業(yè)大學(xué)生物質(zhì)工程中心副主任 李十中

綠色銀瀑啤酒再鑄輝煌    本報(bào)記者 李昌淑

氰綸工業(yè)廢物處理領(lǐng)域?qū)＠夹g(shù)    魏衍亮

購買醬油要注意標(biāo)簽    史紀(jì)萍 金泉明

生物技術(shù)開發(fā) 甲魚增值    支勇平

北京研制出純天然蝦精粉    張緩

從柚皮中如何提取果膠    潘慧生

消費(fèi)者希望調(diào)味品能一物多用    吳斌

基因重組大腸桿菌發(fā)酵糖楓木片熱水抽提物水解液轉(zhuǎn)化合成生物乙醇的研究    劉亭君

玉米秸稈發(fā)酵生產(chǎn)酒精的研究    張強(qiáng)

生物質(zhì)發(fā)酵制氫過程基礎(chǔ)研究    李濤

雞蛋蛋黃蛋白質(zhì)制備降血壓肽的研究    廖丹葵

城鎮(zhèn)有機(jī)垃圾水解及其水解液厭氧消化工藝與性能研究    劉國濤

近臨界水中生物質(zhì)及其廢棄物水解制備氨基酸的工藝及動(dòng)力學(xué)研究    程洪斌

廢棄羊毛、禽毛角蛋白的降解及資源化利用研究    李聞欣

稀硝酸作用下玉米秸稈熱水解及水解液生物酸化的研究    張蕊

五加科長刺楤木和異葉梁王茶皂甙的化學(xué)研究及雷酚內(nèi)酯的結(jié)構(gòu)問題    庾石山

帶魚下腳料蛋白酶水解物亞鐵螯合修飾及其抑菌機(jī)理研究    霍健聰

利用糖蜜和秸稈水解液發(fā)酵生產(chǎn)丁醇的研究    王云

生物質(zhì)水解液發(fā)酵制乙醇的研究    趙勝濤

稻草秸稈成分分離及其水解液的發(fā)酵制取乙醇研究    李欽鳳

玉米芯水解液的制備及生產(chǎn)酵母蛋白的工藝研究    胡金龍

大豆糖蜜發(fā)酵制備生質(zhì)酒精的研究    郭紫光

玉米秸稈水解液發(fā)酵制取燃料乙醇的研究    曾凡洲

竹黃水解及發(fā)酵制備木糖醇的研究    劉春

樹干畢赤酵母在水解液中的馴化和木糖發(fā)酵    趙晨

羊骨素及其衍生化產(chǎn)品提取制備工藝研究    李桂星

玉米芯半纖維素水解液發(fā)酵生產(chǎn)木糖醇的研究    孫昆山