林业剩余物土曲霉发酵制备衣康酸的研究
发布时间：2021-12-17 04:57
衣康酸被美国能源署认定为12种源自生物质的高附加值化学品平台化合物之一,广泛应用在水处理、粘合剂、合成树脂、医药等众多领域。生物发酵法是衣康酸的主要生产方法,发酵的原料以糖类和淀粉类碳水化合物为主,生产成本较高。目前农林剩余物的高效利用已成为热点,林业剩余物资源具有来源广、清洁、可持续等优点,但长久以来均被丢弃、焚烧或填埋,不仅浪费资源,也造成了环境污染,到目前为止很少有以林业剩余物资源发酵生产衣康酸的研究报道。考虑到我国粮食资源短缺的问题,以林业剩余物进行发酵产酸的研究具有迫切的现实意义。而利用林业剩余物制备衣康酸的关键问题是解决木质纤维素结构顽固难降解、菌株对木质纤维素水解液的耐受性较差等问题。为此,本研究以微生物发酵技术实现林业剩余物转化制备衣康酸为目标,利用物化联合预处理工艺,降低木质纤维素的酶解抗性、提高水解效率,同时利用复合诱变技术对衣康酸生产菌进行了诱变选育,通过过程优化技术对木质纤维素水解液发酵制备衣康酸工艺进行调控,建立了完整的高密度发酵工艺,实现了林业剩余物高效利用制备衣康酸的目标,为林业剩余物的衣康酸工业化生产提供可靠的基础数据和技术支撑。具体研究结果如下:（1）...
【文章来源】：中国林业科学研究院北京市
【文章页数】：129 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
2种平台化合物结构图
图 1-2 木质纤维素结构[21]Fig.1-2 Structure of lignocellulose理的目的是去除半纤维素和木质素对纤维素的包裹，并降低纤维素的疏松膨胀并提高原料的孔隙度，增大酶对纤维素的可及性，提高聚糖。一种有效的预处理方法需要降低能量消耗、提高酶水解效率、产生、减少多糖的损失、降低设备投资、尽可能地不用或少用化学试剂，预处理的效果图如图 1-3 所示。预处理方法主要包括物理法、化学法物法。一般通过生物质的种类和特点来选择预处理方法，选择的预处的可发酵糖回收率，较低的碳水化合物损失率，很少或无发酵抑制物简单、经济、环境友好[25]。
图 1-3 木质纤维素预处理效果图[24]Fig.1-3 Pretreatment effect of lignocellulose法 物理法预处理主要通过破坏原料的粒度和结晶度[27]，降低聚合从而提高纤维素酶的可及性。包括机械破碎、辐射、冷冻等方法。切或研磨手段降低原料的粒径，增大酶解反应的接触面积。通常粒率越快，但是能耗也越大，同时机械破碎可将纤维素结晶态转化成无定形态比较不稳定，容易重新结晶[28]。因此通常作为预处理的第一结合使用。微波法利用能量作用打开分子间氢键，有效降低结晶度超微结构[29]。冷冻法是今年新兴的一种预处理方法，将原料与水混环境下反复冷冻和复溶，能够显著促进纤维素的酶水解效率，但30]。大部分物理预处理方法比较难打破木质纤维素严密的抗降解结
【参考文献】：
期刊论文
[1]高产Monacolin K的红曲霉诱变育种[J]. 李玲,陈凯,王贻莲,杨玉忠,扈进冬,魏艳丽,赵忠娟,杨凯,李纪顺. 科学技术与工程. 2018(03)
[2]玉米浆和表面活性剂添加对α-酮戊二酸发酵的影响[J]. 韩洪军,高立栋,张顺棠,李燕军,陈宁. 发酵科技通讯. 2017(04)
[3]我国林业剩余物资源、利用现状及建议[J]. 段新芳,周泽峰,徐金梅,田野,王瑞. 中国人造板. 2017(11)
[4]中国林木剩余物数量估算[J]. 王红彦,左旭,王道龙,毕于运. 中南林业科技大学学报. 2017(02)
[5]竹类资源在我国石漠化防治中的应用研究[J]. 吴协保,吴健,但新球,张铁平,曹虹. 世界林业研究. 2015(03)
[6]衣康酸发酵过程工艺研究[J]. 徐建春,孙慧彬,于水见. 发酵科技通讯. 2015(01)
[7]蒸汽爆破预处理对橡子壳酶水解效果的影响[J]. 杨静,蒋剑春,张宁,卫民,赵剑. 太阳能学报. 2014(12)
[8]稀碱法预处理橡子壳制备生物乙醇[J]. 杨静,蒋剑春,张宁,苗春存,卫民,赵剑. 食品与发酵工业. 2014(11)
[9]稀碱法预处理对橡子壳酶水解效果的影响[J]. 杨静,蒋剑春,张宁,卫民,赵剑. 可再生能源. 2014(06)
[10]稀酸法预处理对橡子壳纤维组成和结构的影响[J]. 杨静,蒋剑春,张宁,卫民,赵剑. 生物质化学工程. 2014(02)
博士论文
[1]汽爆秸秆高固酶解发酵过程强化的研究[D]. 刘志华.中国科学院研究生院(过程工程研究所) 2016
硕士论文
[1]小麦麸皮水解糖发酵产衣康酸的工艺优化及代谢调控研究[D]. 孙婷.合肥工业大学 2016
[2]原生质体融合技术构建直接利用淀粉生产衣康酸菌株[D]. 朱萍.广西大学 2003
本文编号：3539445
【文章来源】：中国林业科学研究院北京市
【文章页数】：129 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
2种平台化合物结构图
图 1-2 木质纤维素结构[21]Fig.1-2 Structure of lignocellulose理的目的是去除半纤维素和木质素对纤维素的包裹，并降低纤维素的疏松膨胀并提高原料的孔隙度，增大酶对纤维素的可及性，提高聚糖。一种有效的预处理方法需要降低能量消耗、提高酶水解效率、产生、减少多糖的损失、降低设备投资、尽可能地不用或少用化学试剂，预处理的效果图如图 1-3 所示。预处理方法主要包括物理法、化学法物法。一般通过生物质的种类和特点来选择预处理方法，选择的预处的可发酵糖回收率，较低的碳水化合物损失率，很少或无发酵抑制物简单、经济、环境友好[25]。
图 1-3 木质纤维素预处理效果图[24]Fig.1-3 Pretreatment effect of lignocellulose法 物理法预处理主要通过破坏原料的粒度和结晶度[27]，降低聚合从而提高纤维素酶的可及性。包括机械破碎、辐射、冷冻等方法。切或研磨手段降低原料的粒径，增大酶解反应的接触面积。通常粒率越快，但是能耗也越大，同时机械破碎可将纤维素结晶态转化成无定形态比较不稳定，容易重新结晶[28]。因此通常作为预处理的第一结合使用。微波法利用能量作用打开分子间氢键，有效降低结晶度超微结构[29]。冷冻法是今年新兴的一种预处理方法，将原料与水混环境下反复冷冻和复溶，能够显著促进纤维素的酶水解效率，但30]。大部分物理预处理方法比较难打破木质纤维素严密的抗降解结
【参考文献】：
期刊论文
[1]高产Monacolin K的红曲霉诱变育种[J]. 李玲,陈凯,王贻莲,杨玉忠,扈进冬,魏艳丽,赵忠娟,杨凯,李纪顺. 科学技术与工程. 2018(03)
[2]玉米浆和表面活性剂添加对α-酮戊二酸发酵的影响[J]. 韩洪军,高立栋,张顺棠,李燕军,陈宁. 发酵科技通讯. 2017(04)
[3]我国林业剩余物资源、利用现状及建议[J]. 段新芳,周泽峰,徐金梅,田野,王瑞. 中国人造板. 2017(11)
[4]中国林木剩余物数量估算[J]. 王红彦,左旭,王道龙,毕于运. 中南林业科技大学学报. 2017(02)
[5]竹类资源在我国石漠化防治中的应用研究[J]. 吴协保,吴健,但新球,张铁平,曹虹. 世界林业研究. 2015(03)
[6]衣康酸发酵过程工艺研究[J]. 徐建春,孙慧彬,于水见. 发酵科技通讯. 2015(01)
[7]蒸汽爆破预处理对橡子壳酶水解效果的影响[J]. 杨静,蒋剑春,张宁,卫民,赵剑. 太阳能学报. 2014(12)
[8]稀碱法预处理橡子壳制备生物乙醇[J]. 杨静,蒋剑春,张宁,苗春存,卫民,赵剑. 食品与发酵工业. 2014(11)
[9]稀碱法预处理对橡子壳酶水解效果的影响[J]. 杨静,蒋剑春,张宁,卫民,赵剑. 可再生能源. 2014(06)
[10]稀酸法预处理对橡子壳纤维组成和结构的影响[J]. 杨静,蒋剑春,张宁,卫民,赵剑. 生物质化学工程. 2014(02)
博士论文
[1]汽爆秸秆高固酶解发酵过程强化的研究[D]. 刘志华.中国科学院研究生院(过程工程研究所) 2016
硕士论文
[1]小麦麸皮水解糖发酵产衣康酸的工艺优化及代谢调控研究[D]. 孙婷.合肥工业大学 2016
[2]原生质体融合技术构建直接利用淀粉生产衣康酸菌株[D]. 朱萍.广西大学 2003
本文编号：3539445
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