粗壮脉纹孢菌降解富含纤维的农副产品及其降解产物发酵产乙醇的研究

摘要

本研究利用实验室早期自行筛选分离并诱变得到的高产纤维素酶优良菌株——粗壮脉纹孢菌（Neurospora.crassa）作为纤维素酶的生产菌株，利用江西本土产量较大富含纤维的农副产品作为基料进行固态发酵，通过优化培养基的组成来提高纤维素酶的活力，并研究了培养条件对纤维素降解情况的影响。通过气相色谱法对纤维降解物中的单糖组成进行了分离鉴定。并筛选出豆皮酒糟纤维降解物乙醇发酵的酵母菌种和发酵方式，实验结果可以为纤维乙醇的高效生产提供一定的科学依据。主要结果如下：
　　1.以豆皮、豆渣、米糠、啤酒糟、酒糟五种富含纤维的农副产品为原料，利用实验室自行分离筛选的诱变的粗壮脉纹孢菌菌株先单独发酵，再两两混合，结果表明，当豆皮与酒糟、豆渣混合发酵时，纤维素酶的活力最高。通过Plackett-Burman实验确定豆皮、酒糟和硫酸铵的添加量是纤维素酶活的主要影响因子。通过最陡爬坡试验和响应面优化确定最佳培养基配方为：豆皮64％，酒糟34%，硫酸铵2%。在此条件下，纤维素酶活提高了141.88%，由最初的1.17IU/g提高到2.86IU/g。
　　2.经单因素设计和正交实验优化Neurospora.crassa降解纤维原料产可发酵糖的培养条件，得到最优提取培养条件为：发酵初始pH为5.5，初始含水量110%，发酵温度为30℃，接种量3.5 mL，在此优化培养条件及最佳发酵培养基组成下，在培养60h后的还原糖的产量最高，为182.43 mg/g。
　　3.对纤维降解物中可发酵糖进行了纯化，并对单糖组成进行了鉴定。结果表明，气象色谱法对单糖的组分分离效果好，检测到降解物中含有两种单糖，对比标品后鉴定为葡萄糖和木糖，其含量分别为56.03%和30.52%。
　　4.对酿酒酵母、热带假丝酵母、东方伊萨酵母三种不同的乙醇生产菌利用纤维降解物发酵乙醇能力进行比较，筛选出东方伊萨酵母为纤维乙醇的最佳发酵菌株。对比分步糖化发酵、同步糖化发酵和非等温同步糖化发酵三种不同的乙醇发酵方式，确定非等温同步发酵为纤维乙醇的最佳发酵方式。
　　5.采用改良后的非等温同步发酵的方式进行纤维乙醇发酵，探讨了发酵参数对乙醇产量的影响，得到乙醇的最佳发酵条件为：料液比1:10，氮源添加量1%，酵母菌接种量5%，培养温度34℃，发酵时间36h。在此条件下乙醇的最终产量为22.55g/100g。分析发酵残渣的纤维成分，残渣中主要为木质素和半纤维素，纤维素的含量大大降低，纤维素的利用率达57.54%。

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缩 写 词

第1章 绪 论

1.1研究背景

1.2 农副产品的资源化

1.3 纤维原料制备乙醇的研究

1.4 本课题研究的目的、意义及主要内容

第2章 Neurospora.crassa固态发酵农副产品产纤维素酶的培养基优化

2.1 引言

2.2 实验试剂与仪器设备

2.3 实验材料

2.4 实验方法

2.5 实验结果

2.6 讨论

2.7 本章小结

第3章Neurospora.crassa降解纤维原料产可发酵糖培养条件的研究

3.1 引言

3.2 实验试剂与仪器设备

3.3 实验材料

3.4 实验方法

3.5 实验结果

3.6 讨论

3.7 本章小结

第4章 纤维降解物发酵产乙醇的研究

4.1 引言

4.2 实验试剂与仪器设备

4.3 实验材料

4.4 实验方法

4.5 实验结果

4.6 讨论

4.7 本章小结

第5章 利用Issatchenkia orientalis制备乙醇的工艺研究

5.1 引言

5.2实验试剂与仪器设备

5.3 实验材料

5.4 实验方法

5.5 实验结果

5.6 讨论

5.7 本章小结

第6章 结论与展望

6.1 结论

6.2 进一步工作的方向

致谢

参考文献

攻读学位期间的研究成果