汽爆麦草酶解及其发酵酒精的研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 徐建 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2006-06-08 |
| 授予单位 | 中国科学院过程工程研究所 |
| 授予地点 | 过程工程研究所 |
| 导师 | 陈洪章 |
| 关键词 | 汽爆麦草 纤维素酶 吸附-解吸过程 分步回收 同步糖化酒精发酵 |
| 学位专业 | 生物化工 |
| 中文摘要 | 木质纤维素资源以其丰富、可再生并且具有转化成多种化工产品的潜力而备受瞩目。在木质纤维素利用途径中，酶解法具有条件温和、产物得率高、对设备要求低等优点，成为目前国内外研究的热点。但目前的酶解工艺存在纤维素酶利用率低而使生产成本偏高、酶解液糖浓度过低难以适应高浓度酒精发酵等不足，使木质纤维素的利用迟迟不能走上产业化的道路。本论文以国内木质纤维素的典型代表麦草为研究对象，从酶解工艺及其发酵酒精的角度出发，试图提高纤维素酶的利用率并解决麦草高浓度酒精发酵的问题。 纤维素酶与木质纤维素的吸附-解吸过程是酶解反应的关键环节，为找出达到吸附-解吸平衡的时间并在此基础上开发高效利用纤维素酶的酶解工艺，首先对不同条件下纤维素酶与汽爆麦草的吸附-解吸过程进行了研究。结果表明，0℃时，随酶用量的增加，CMCase在底物与上清之间分配达到平衡的时间逐渐增加，而β-葡萄糖苷酶和C1酶，在本研究所用的任何酶用量下能很快达到吸附-解吸平衡。随着温度的升高，各种酶的变化不再具有明显的规律性。在0℃下汽爆麦草与酶达到吸附-解吸平衡时，进行体系分离，吸附酶的底物继续酶解，存在于上清中的酶继续吸附新鲜底物。如此反复，可显著增加单位酶的产糖量。如对于搅拌酶解体系，加酶量为50 IU FPA/g底物时采用新的酶解方式，还原糖产生量为28.74 mg/IU FPA，比传统酶解方式（对照）提高了27.28%（对照为20.90 mg/IU FPA）。 为进一步提高纤维素酶的利用率，对直接酶解工艺进行了分批补料、连续补料的研究。对于分批补料酶解过程，静置酶解36 h，搅拌酶解12 h时补加新鲜底物的量与原底物量相同时可使每单位滤纸酶产生的还原糖量达到最大值，分别为30.07 mg和36.43 mg；对于连续补料酶解过程，静置酶解36 h，搅拌酶解24 h时，添加新鲜底物量分别为原加料量的30%与50%时，能最大程度提高单位滤纸酶所产生的还原糖量，分别为14.32 mg和18.22 mg，较对照各提高了40.78%和29.14%。 第三，为降低纤维素酶的使用成本，进行了纤维素酶解过程中纤维素酶的回收研究。对酶解后残留于上清中的纤维素酶采用单宁酸絮凝-聚乙二醇解吸的方式，在单宁酸浓度为0.5%，聚乙二醇（PEG 6000）浓度为0.5%-1.5%时，酶活回收率较高；对残留于酶解剩余物上的纤维素酶采用分步回收方案，回收的总酶蛋白占残留于底物总蛋白量的96.70%-98.14%。其中，缓冲溶液洗涤以及震荡洗涤能较好的保持酶活力，比酶活约为原酶比酶活的89%-96%。 最后，为提高汽爆麦草酶解液的糖浓度，确定了碱性双氧水处理汽爆秸秆的最佳条件，同时探索了高浓度酒精发酵的工艺路线。得到的最佳处理条件为：1% NaOH与4% H2O2。对此处理条件得到的样品进行酶解时，酶解液糖浓度（72 h时）高达110.97 g/L；进行同步糖化酒精发酵的最佳条件为：温度为40 ℃，时间为96 h，接种比为10%，固液比为1:6，酶用量为40 IU FPA/（g底物）。此最佳条件下酒精发酵浓度达5.15%。 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2013-09-13 |
| 页码 | 139 |
| 源URL | [http://ir.ipe.ac.cn/handle/122111/1043]  |
| 专题 | 过程工程研究所_研究所（批量导入） |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 徐建. 汽爆麦草酶解及其发酵酒精的研究[D]. 过程工程研究所. 中国科学院过程工程研究所. 2006. |
入库方式： OAI收割
来源：过程工程研究所
浏览0
下载0
收藏0
其他版本
除非特别说明，本系统中所有内容都受版权保护，并保留所有权利。