高效代谢木质纤维素稀酸水解物产乙醇并降解毒性物质菌种分离及其发酵特性

摘要

木质纤维素，是一种廉价而且可再生的资源，包括林业废弃物、农业废弃物以及生活固体垃圾等。由其发酵所产生的乙醇完全可以满足人们对燃料的需求。乙醇是一种清洁能源，其燃烧所产生的二氧化碳能够被生物质再次利用形成新的生物质。高效产乙醇代谢毒性物质菌种的筛选对发展生物质燃料乙醇的产业化以及新菌种在真核生物界系统发育地位的确立等都有着重要的意义。 通过改进的筛选方法，高效产乙醇并代谢毒性物质的酵母菌株从泥土里筛选出来。为了鉴定YZ1和YZ2，扩增了它们的26S rDNA D1/D2区域的序列，将这些序列测序并且与标准菌株进行序列同源性比对。 研究了不经过任何脱毒手段，进行批式发酵木质纤维素稀酸水解液，YZ1和YZ2发酵效果的影响因素。这些因素包括水解液处理的方式、沉淀和杂质、氧、糠醛等。在YZ2水解液批式发酵过程中，乙醇的产量达19.8 g/L，乙醇产率为0.40g/g，总糖的转化率为80﹪。当水解液中糠醛的浓度达到3.3 g/L时，YZ1和YZ2混合发酵乙醇产量能达到11.7 g/L，细胞浓度达到5×10<'7>个/ml． 利用YZ1研究发酵木糖产生木糖醇的发酵条件，采用摇瓶发酵对发酵生产条件如培养基中初始木糖浓度、转速、氮源、pH值等进行研究。通过实验得到最佳培养条件为：初始木糖50g/L，pH 6.0，转速200rpm，发酵温度30℃，在这种条件下，木糖醇得率(木糖醇/木糖，g/g)达到0．61g/g。

目录

文摘

英文文摘

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第一部分绪论

1生物质制取燃料乙醇的意义

2利用木质纤维素制取燃料乙醇的技术思路

2.1木质纤维素的水解

2.2水解产物的脱毒处理

2.3可用于发酵木质纤维素生产乙醇的菌种

2.4水解产物的发酵

2.5木糖发酵木糖醇

3本研究的目的和意义

第二部分材料与方法

实验一高效产乙醇并代谢毒性的菌种筛选

1培养基

2木屑稀酸水解液的成分

3水解液处理方法

4筛选方法

5分析方法

实验二：菌株的系统进化分子鉴定

1酵母基因组DNA的提取

2 PCR扩增

实验三：木质纤维素水解液发酵研究

1水解液PH值调节过程对发酵影响的实验

2氧对水解液批式发酵影响的实验

3处理水解液过程中生成的沉淀对水解液批式发酵影响实验

4糠醛对水解液批式发酵的影响

实验四：木糖发酵

1菌种

2培养基

3菌种增殖培养和木糖发酵

4木糖醇发酵条件的研究方法

第三部分结果与讨论

1高效产乙醇并代谢毒性物质的酵母菌分离纯化

1.1对土样样品的初筛

1.2样品的复筛

1.3YZ1和YZ2的形态学观察

2分子鉴定

3木质纤维素水解液发酵研究

3.1水解液PH值调节过程对发酵的影响

3.2溶氧量对水解液批式发酵的影响

3.3处理水解液过程中生成的沉淀对发酵的影响

3.4水解液成分与部分毒性物质的利用情况

3.5增加水解液中糠醛的量对水解液发酵的影响

3.6小结

4木糖发酵实验

4.1初始木糖浓度影响

4.2 pH值对木糖发酵的影响

4.3转速对木糖醇转化率的影响

4.4氮源对对发酵的影响

第四部分总结

第五部分参考文献

附录1 YZ1和YZ2的序列

附录2 本实验所用仪器设备

附录3 本研究发表和接受的研究论文

致 谢