纤维素酶的制备及玉米秸秆固态发酵生产酒精的研究(1)

河北农业大学硕士学位论文纤维素酶的制备及玉米秸秆固态发酵生产酒精的研究姓名：王菁莎申请学位级别：硕士专业：农产品加工及贮藏工程指导教师：王颉;张伟20060613纤维素酶的制备及玉米秸秆固态发酵生产酒精的研究作者：王菁莎学位授予单位：河北农业大学相似文献(10条)1.期刊论文席兴军.韩鲁佳.原慎一郎.野中和久添加乳酸菌和纤维素酶对玉米秸秆青贮饲料品质的影响-中国农业大学学报2003,8(2)为研究纤维素酶和乳酸菌对玉米秸秆青贮饲料品质的影响,分别设乳酸菌处理组、纤维素酶处理组、纤维素酶和乳酸菌共同处理组及对照组进行玉米秸秆青贮饲料的发酵试验.结果表明:添加纤维素酶使玉米秸秆青贮饲料中氨态氮与总氮质量比(m(VBN)/m(TN))和丁酸与总酸摩尔比分别下降28%和100%,ADF质量分数下降20%,显著提高了玉米秸秆青贮饲料的营养价值.乳酸菌的添加虽然使青贮饲料的色泽、气味和质地明显改善,但也使NDF,ADF含量明显提高,氨态氮与总氮质量比也明显上升,这说明玉米秸秆青贮饲料的品质明显下降.乳酸菌和纤维素酶的共同作用使玉米秸秆青贮饲料的干物质消失率提高8%,氨态氮与总氮质量比降低33%,丁酸质量分数降低82%,同时使NDF,ADF质量分数分别降低10%和7%,说明玉米秸秆青贮饲料的品质明显提高.2.学位论文王歌纤维素酶降解玉米秸秆以及发酵生产酒精的研究2007随着全球温室效应的逐步严重，能源短缺以及石油价格的节节攀升，越来越多的人已将注意力集中于燃料乙醇这种可再生能源的开发利用上。天然纤维素类物质，如农业废弃物、草本植物等以其廉价的成本和广阔的来源成为生产燃料乙醇的主要原材料。本实验以玉米秸秆为原料，研究了纤维素酶对经物理化学方法处理后的玉米秸秆的酶解作用，以及在此基础上以酿酒酵母发酵生产燃料乙醇的条件。结果如下：1．在121℃，0.1MPa下，以1％硫酸按固液比1:5处理玉米秸秆40min为最佳预处理条件。2．在相同条件下氢氧化钠处理玉米秸秆，还原性糖的产量远较硫酸处理低，但对纤维素物料化学组成比例有很大影响，NaOH有较强的脱木素作用，且预处理后，物料中纤维素明显得到润胀，纤维素结晶指数降低，纤维素结晶区受到破坏，更利于纤维素酶和木聚糖酶的酶解作用。3．纤维素酶的相对酶活性受一些金属离子和酸根离子的影响，例如AlCl,3，CoCl,2，CaCl,2和KCl对纤维素酶的活性影响呈抛物线型，当离子浓度低于1mmol/L时，被测离子对纤维素酶起促进作用或轻微抑制作用，但当离子浓度超过10mmol/L时，则有强烈的抑制作用。同等条件下，金属离子和酸根离子对相对较纯的纤维素酶的影响作用要低于纯度低的纤维素酶。浓度相同时金属离子对纤维素酶的影响，与其离子的化合价高低有关，化和价越高则抑制作用越强。金属离子和酸根离子对纤维素酶的作用也受测定方法的影响。此外以羧甲基纤维素钠为底物，对几种离子的抑制作用进行了动力学研究分析显示，Al'3+对纤维素酶起非竞争性抑制作用(K,m=13.3g/L；V,max=0.179mg/min，当AlCl,3浓度为5.0mmol/L)。但Mg'2+和SO,4'2-起竞争性抑制作用，对Mg'2+，Vmax近似为0.265mg/minforMg'2+(K,m=25.1g/L，当MgCl,2浓度为10mmol/L)，对SO,4'2-，V,max为0.222mg/min，(K,m=18.9g/L，当Na,2SO,4为0.3mol/L)。且随着离子浓度的增加，直线回归线的斜率也在增加。4．利用不同比例的纤维素酶和木聚糖酶对酸预处理后的玉米秸秆进行酶解，最高还原糖产量可达到3745.3mG/5g秸秆，但从经济学的角度考虑，当纤维素酶用量为182.5U，木聚糖酶用量为150U，酶解时间为24h时，酶解作用的效率最高；另外，同等酶解条件下经氢氧化钠预处理后的玉米秸秆，最高还原糖产量可达2882.6mg5g秸秆，因此高温高压下氢氧化钠对秸秆的作用也是一种有效的预处理方法。5．对于酿酒酵母发酵生产酒精，在发酵48h内时，尼克酸对高压蒸汽下硫酸或氢氧化钠-纤维素酶预处理后秸秆发酵产酒精量、还原糖的利用量有促进作用。此外，Al'3+不适于应用到发酵酒精生产中。玉米秸秆在高压蒸汽下以1％硫酸或氢氧化钠按固液比1:5处理玉米秸秆40min后以182.5U纤维素酶和150U木聚糖酶联合酶解24小时后，接入对数期酵母菌和尼克酸使NA终浓度为4mmol/L发酵酒精，最高酒精产量可达24.87g/L。3.期刊论文李信.刘云.计林贞.LIXin.LIUYun.JILin-zhen侧孢霉利用玉米秸秆固体发酵产生木质纤维素酶的研究-核农学报2000,14(2)以农作物秸秆为主要原料,采用微生物固体发酵方式对侧孢霉(Sporotrichumsp).产生木质纤维素酶进行了探讨.研究发现侧孢霉可降解作物秸秆的木质纤维,降解作用强,同时提高了发酵底物的蛋白含量.玉米秸秆、稻草、麦草及甜菜渣是发酵木质纤维素酶和单细胞蛋白的最适合发酵底物.在以玉米秸秆为原料的发酵过程中,发酵到第4天菌体生长量达到最高值,比发酵初期的菌体生长量增加了8倍;发酵第6天培养物的粗蛋白含量由起初的10%提高到17.5%,对底物纤维降解率达到13.6%.侧孢霉在发酵过程中产生大量的木质纤维素酶,其中羧甲基纤维素酶(CMCase)、β-葡聚糖苷酶(β-Gase)、滤纸酶(FPase)、木质素过氧化物酶(LiP)和赖锰木质素过氧化物酶(MnP)在本实验中进行了检测.结果表明,最大酶活性的产生时间是在发酵的第4到第6天之间,其酶活性分别为:羧甲基纤维素酶240.31U/g,β-葡聚糖苷酶86.7U/g,滤纸酶134.8U/g,木质素过氧化物酶14.4U/g,赖锰木质素过氧化物酶17.67U/g.4.学位论文邱向锋纤维素酶高产菌株的选育及玉米秸秆糖化发酵乳酸的研究2006本文通过紫外线和化学诱变方法对一株纤维素酶产生菌——绿色木霉T.viride9211进行了菌株选育，提高了产酶能力，变异株T.viride8140CMC酶活达到18.8IU／ml，滤纸酶活达到2.08IU／ml。进一步对其发酵条件进行了研究，确定最佳的培养基组成为：(g／L)微晶纤维素10，麸皮10，蛋白胨0.4，尿素0.4，硫酸铵2.0，氯化钙0.2，硫酸镁0.3，磷酸二氢钾2.0；(mg／L)七水合硫酸亚铁5.0，一水合硫酸锰1.6，七水合硫酸锌1.4，氯化钴2.0；(ml／L)吐温-802.0。最适发酵条件为：培养温度28℃，初始pH5.5，摇瓶装量50ml／300ml，转速210r／min，接种量4％～6％。在上述培养条件下，CMC酶活达到25.0IU／ml，滤纸酶活达到2.65IU／ml。采用高温高压、稀酸、稀碱和液氨四种方法对玉米秸秆进行预处理，提高了秸秆纤维对纤维素酶的可及度。研究证明，稀碱预处理是效果较好的预处理方法，并通过正交试验，确定了稀碱预处理的最适条件：1％NaOH浓度、15℃、固液比1:20条件下预处理72h，秸秆纤维素的酶解率达到73.5％，半纤维素损失率为33.1％。从高温发酵甘蓝中筛选了一株乳酸菌，命名为LF24，经鉴定为植物乳杆菌。该菌产酸迅速，对葡萄糖产酸转化率达到90[％]以上，具有较好的耐渗透压特性，且在50℃能够正常发酵产酸，能够适合同步糖化发酵工艺。利用菌株T.viride8140所产纤维素酶对稀碱预处理后玉米秸秆进行单独糖化试验，确定了糖化条件以及最适的酶用量，在此基础上，利用筛选的乳酸菌，采用同步糖化与乳酸发酵工艺进行了产酸试验，乳酸的终含量达到21.5g／L，纤维素对乳酸的转化率达到41.2％。通过初步优化产酸条件，确定纤维素酶批量添加、增加乳酸菌接种量可以增加乳酸的产量，乳酸终含量达到29.6g／L，纤维素对乳酸的转化率达到56.8％。5.期刊论文欧阳嘉.董郑伟.谢喆.李鑫.宋向阳.OUYANGJia.DONGZheng-wei.XIEZhe.LIXin.SONGXiang-yang汽爆玉米秸秆渣诱导产纤维素酶及其水解特性-南京林业大学学报（自然科学版）2009,33(4)为提高玉米秸秆的生物降解效率,研究了汽爆处理玉米秸秆渣对纤维素酶的诱导作用及所产纤维素酶的水解特性.结果表明:玉米秸秆采用汽爆处理可以去除大量的半纤维素成分,获得的汽爆渣对里氏木霉NL02合成纤维素酶的诱导作用良好,以10g/L的汽爆渣为碳源发酵7d滤纸酶活达到1.90U/mL.发酵5d获得的汽爆酶水解效果最佳,当酶用量25U/g,底物质量浓度50g/L条件下,水解24h酶解得率达到95.9%,水解48h葡萄糖产率为76.4%.当汽爆渣质量浓度为80g/L,酶用量为15U/g时,48h酶解效率达到90.1%,葡萄糖产率为62.9%.6.期刊论文薛海燕.XUEHai-yan降解玉米秸秆产纤维素酶和木质素酶菌种的筛选-酿酒科技2008,(10)筛选能降解玉米秸秆产生纤维素酶和木质素酶的菌种,并测定纤维素酶系和木质素酶系的相关酶活.经过筛选得到10株菌株,经鉴定为:Penicilliumsp、Altemariasp、Aspergillusfumigatus、Aspergillussp、Pestalotiopsissp、Tricherdermasp、Cephalsporiumsp、Pleurotussp.酶活分析显示,筛选得到的10株菌都有CMC酶、滤纸酶、微晶纤维素酶、Mn过氧化氢酶、漆酶等酶活性;筛选得到的茵株都具有较全面的降解玉米秸秆所需要的酶系,具有较好的玉米秸秆生物降解的研究价值.7.学位论文王倩纤维素酶高产菌株选育与玉米秸秆生产酒精工艺研究2003该论文对纤维素酶菌株的筛选及其发酵条件、性质和菌株鉴定进行了初步研究,并在其基础上对玉米秸秆同步糖化发酵生产酒精的工艺进行了探索性研究.在菌株筛选方面以保定郊区王米地和秸秆垛下的土壤以及顺平食用菌生产基地的污染蘑菇袋为菌株筛选的分离源,筛选出分解纤维素酶活较高的LW1菌株.在玉米秸秆生产酒精的工艺研究方面确定了玉米秸秆的预处理条件和同时糖化发酵工艺条件.预处理条件的确定即用15﹪的氢氧化钠溶液浸泡秸秆24小时后,过滤并用沸水洗去碱液,在75℃下干燥至恒重;用正交实验的方法确定了同时糖化发酵的工艺条件,即发酵温度32℃,发酵时间3天,入池pH5.o和纤维素酶浓度20Iu/g原料,酒酪中的酒精浓度可达3﹪.8.期刊论文赵政.陈学文.朱梅芳.黄俊华.李仕坚.严高彰.凌泽辉.ZHAOZheng.CHENXue-wen.ZHUMei-fang.HUANGJun-hua.LIShi-jian.YANGao-zhang.LINGZe-hui添加乳酸菌和纤维素酶对玉米秸秆青贮饲料品质的影响-广西农业科学2009,40(7)为探讨不同微生物制剂对玉米青贮饲料品质的影响,以高水分春玉米秸秆为原料,进行乳酸菌和纤维素酶不同添加剂量的青贮饲料发酵试验.结果表明:玉米秸秆青贮过程中添加乳酸菌和纤维素酶,可有效降低青贮饲料腐败率、改善和提高青贮饲料的品质及营养价值,其中以添加0.30%纤维素酶的效果最佳,腐败率低于1.4%、粗蛋白含量3.49%、氨态氮与总氮质量比[m(VBN)/m(TN)]为6.60、丁酸含量为0、中性洗涤纤维含量11.48%、酸性洗涤纤维含量7.02%、酸性木质素含量1.42%.可见,筛选和添加适宜适量的微生物制剂是提高青贮饲料品质的有效途径.9.会议论文程荷芳.卫民.蒋剑春纤维素酶用于降解玉米秸秆生产燃料酒精及其研究进展2008近年来以纤维素类生物质为原料制备燃料酒精的研究取得了许多进展。玉米秸秆经预处理后再经纤维素酶作用，将其水解成单糖，再进行发酵就可以生产燃料乙醇。纤维素酶作为一种生物水解酶，作用于预处理后的纤维素具有条件温和、无腐蚀、环境友好等优点。本文综述了玉米秸秆生产燃料酒精的原料预处理、纤维素酶水解产生可发酵单糖等生产乙醇的工艺。10.会议论文张全.方向晨.佟