酒糟水解工艺研究及发酵产富马酸的应用

摘要

生物质是一种可替代传统化石能源的新型的可再生能源。酒糟作为一种生物质资源，含有丰富的木质纤维素。我国酒糟的年产量很大，除少数用作动物饲料外，绝大部分被直接焚烧。不仅造成了资源的浪费，还带来了严重的环境问题。酒糟的高效利用一定程度上缓解了能源危机，而且减少了环境污染。
　　本文通过稀硫酸水解酒糟的方式，释放出酒糟中的还原性糖类物质。以还原糖含量为指标，得到了最高的还原糖产量为245mg·g-1酒糟。通过对酒糟稀酸水解的正交实验，得到了最佳水解条件为:120℃，100min，固液比1∶10，硫酸浓度2％，该条件下还原糖的浓度为25g·L-1。
　　酒糟水解液中经氢氧化钙和活性炭处理后，颜色由深褐色变为无色透明，糠醛被完全除去，处理后水解液中还原糖总量约为20 g·L-1，糖损失率为20％。利用处理后的水解液中糖浓度较低，发酵结束后生物量较低，富马酸的产量只有3.5 g·L-1左右。将水解液浓缩4倍，使还原糖的总量达到80 g·L-1，富马酸的产量达到了15 g·L-1，高于80 g·L-1的木糖发酵结果。
　　将水解液浓缩能提高还原糖浓度，但能耗较高。向酒糟水解液中补加还原糖以提高碳源浓度，使还原糖的浓度为g·L-1。其中，补加混合糖(木糖∶葡萄糖∶阿拉伯糖=4g∶8g∶1g)在发酵144h后，富马酸的产量达到了22.5 g·L-1，补加木糖和葡萄糖富马酸的产量分别为21.7 g·L-1和21.3 g·L-1。说明补加碳源能有效提高富马酸产量，水解液能完全或部分代替葡萄糖或木糖作微生物的发酵碳源。
　　对酒糟中半纤维素水解，要在较温和的条件下通过四因素四水平的正交实验，以半纤维素水解率为实验指标，确定了最优条件为:反应温度160℃，反应时间3h，固液比1∶8，pH4.5。反应温度对半纤维素水解率的影响较大，其次是反应时间和pH，固液比的影响最小。在只进行一次实验的条件下，酒糟的水解率最大为32.46％，半纤维素的水解率最大为76.27％，纤维素的结构基本未破坏。

目录

声明

摘要

第—章 绪论

引言

1．1 木质纤维素应用概述

1．1．1 木质纤维素的结构

1．1．2 木质纤维素预处理现状的研究

1．1．3 木质纤维素水解糖化研究现状

1．1．4 酒糟简介

1．2 富马酸概述

1．2．1 富马酸简介

1．2．2 富马酸性质

1．2．3 富马酸应用

1．3 发酵法生产富马酸研究现状

1．3．1 富马酸发酵菌种的选择

1．3．2 根霉生产富马酸代谢机理的研究

1．3．3 根霉种子菌体形态的控制

1．3．4 新型发酵碳源的开发

1．3．5 富马酸的分离提取

1．4 课题的研究内容与意义

1．4．1 课题研究思路

1．4．2 课题主要研究内容

1．4．3 课题研究目的和意义

第二章 酒糟酸水解工艺的研究

2．1 引言

2．2 实验材料与方法

2．2．1 实验材料

2．2．2 原料预处理

2．2．3 酒糟成分分析方法

2．2．4 酒糟水解影响因素实验

2．2．5 酒糟中半纤维素、纤维素及酒糟水解的计算

2．2．6 分析方法

2．3 结果与讨论

2．3．1 酒糟成分分析结果

2．3．2 反应时间对酒糟水解结果的影响

2．3．3 温度对酒糟水解结果的影响

2．3．4 硫酸质量分数对酒糟水解结果的影响

2．3．5 固液比对酒糟水解结果的影响

2．3．6 正交实验

2．3．7 最优水解条件下还原糖成分分析

2．4 本章小结

第三章 酒糟水解液的处理及应用

3．1 引言

3．2 材料与方法

3．2．1 实验材料

3．2．2 原料预处理方法

3．2．3 酒糟水解液的处理方法

3．2．4 发酵培养方法

3．2．5 分析方法

3．3 结果与讨论

3．3．1 水解液处理前后颜色变化

3．3．2 不同反应温度下水解液经处理后还原糖的变化

3．3．3 不同反应时间下水解液经处理后还原糖的成分变化

3．3．4 不同酸浓度下水解液经处理后还原糖的成分变化

3．3．5 不同固液比水解液经处理后还原糖的成分变化

3．3．6 最优水解条件下水解液中各成分的变化

3．3．7 发酵实验结果

3．4 本章小结

第四章 酒糟中半纤维素的水解

4．1 引言

4．2 材料与方法

4．2．1 实验材料

4．2．2 原料预处理

4．2．3 酒糟半纤维素水解方法

4．2．4 分析方法

4．3 结果与讨论

4．3．1 酒糟半纤维素初步研究结果

4．3．2 酒糟半纤维素水解正交实验

4．4 本章小结

第五章 结论

第六章 存在的问题与建议

参考文献

致谢

作者及导师简介