混合原料燃料乙醇生产中复合酶制剂的应用研究

发布时间：2020-04-22 21:37

【摘要】：随着我国车用生物燃料乙醇推广范围的扩大,燃料乙醇产业必将迎来快速发展期。采用混合淀粉质原料生产燃料乙醇可实现原料多元化,还可有效解决陈化粮及“问题”粮食。在燃料乙醇生产中添加酶制剂,有助于原料高效利用,有利于高浓度酒精发酵。本文根据不同酶制剂的特点及原料情况,选用酸性蛋白酶、木聚糖酶、普鲁兰酶、纤维素酶、β-葡聚糖酶、果胶酶、植酸酶进行研究,结果如下:不同酶制剂对同一原料作用效果差异显著,同一酶制剂对不同原料作用效果也存在差异性。酸性蛋白酶、普鲁兰酶对玉米、木薯、小麦三种原料酒精发酵均有显著促进作用,与对照相比,添加酸性蛋白酶,发酵终了醪液酒精度分别提高5.82%、3.00%、6.79%;添加普鲁兰酶,酒精度分别提高3.64%、4.12%、3.77%。木聚糖酶对玉米、小麦酒精发酵有显著促进作用,对木薯酒精发酵有促进作用,与对照相比,添加木聚糖酶酒精度分别提高3.85%、4.75%、1.03%。纤维素酶、植酸酶对玉米、木薯、小麦三种原料酒精发酵均有促进作用,与对照相比,添加纤维素酶,酒精度分别提高2.76%、1.86%、2.26%;添加植酸酶,酒精度分别提高2.47%、1.58%、1.36%。与对照相比,果胶酶、β-葡聚糖酶对三种原料酒精发酵作用效果不明显。通过单因素实验和正交实验,确定在混合原料(面粉:玉米粉:木薯粉=5:3:2)酒精发酵时复合酶制剂最优组合为:酸性蛋白酶12 U/g原料、木聚糖酶150 U/g原料、普鲁兰酶20 U/g原料、植酸酶12 U/g原料、纤维素酶16 U/g原料。接种时添加复合酶制剂,发酵终了酒精度达到15.10%(v/v),与对照相比提高9.90%。复合酶制剂适宜在接种时添加,可提高发酵液中的酵母浓度,促进酵母生长,可提高拌料浓度,提高发酵速度,缩短发酵周期12 h。接种时添加复合酶制剂,对混合原料高浓度酒精发酵条件开展单因素实验并正交优化。结果表明,混合原料高浓度酒精发酵条件最优组合为:发酵温度33℃、培养基初始pH值4.5、发酵时间56 h、接种量25%、摇床转速140 r/min,在此条件下添加复合酶制剂,发酵终了酒精度达到15.95%(v/v),与对照相比提高10.38%。
【图文】：

木聚糖酶,添加量,混合原料,酒精度

图 3-1 木聚糖酶添加量对发酵结果的影响Figure 3-1 Effect of xylanase addition on the fermentation results由图 3-1 可以看出，当添加量小于 150 U/g 原料时，残总糖随着酶添加量增降低，酒精度随着酶添加量增加而增加；当木聚糖酶添加量达到 150 U/g 原料总糖达到最低值2.30%，比对照2.50%降低8.00%，酒精度达到最高值14.55%（对照 13.75%（v/v）提高 5.82%；此后再增加木聚糖酶用量，残总糖及酒精度幅度小。结果表明添加木聚糖酶有利于混合原料酒精发酵，最适添加量为 150料。3.2 酸性蛋白酶添加量对混合原料酒精发酵的影响酸性蛋白酶通过分解蛋白质不仅能为酵母菌提供氨基酸，满足酵母菌对氮源求，还可以释放出被蛋白包被的淀粉，，有利于糖化酶作用。酸性蛋白酶不同添对混合原料酒精发酵结果的影响见图 3-2。

酸性蛋白酶,添加量,总糖

图 3-2 酸性蛋白酶添加量对发酵结果的影响Figure 3-2 Effect of acid protease addition on the fermentation results由图 3-2 可以看出，随着酸性蛋白酶添加量的增加，残总糖逐渐降低，酒精渐升高。当添加量小于 12 U/g 原料时，随着酶添加量增加，残总糖降低，酒增加；当酸性蛋白酶添加量达到 12 U/g 原料时，残总糖最低为 2.02%，比对.53%降低 20.16%，酒精度最高为 14.62%（v/v），比对照 13.68%（v/v）提高 6.87后再增加酶的用量，残总糖及酒精度基本不变。酸性蛋白酶的最适添加量2U/g 原料。酸性蛋白酶对混合原料酒精发酵具有显著促进作用，这是因为小麦米中蛋白质含量较高，蛋白质被酸性蛋白酶分解成可被酵母菌直接利用的α-氨，促进酵母菌生长及繁殖，提高了酵母菌的发酵性能。.3.3 普鲁兰酶添加量对混合原料酒精发酵的影响糖化酶是一种外切酶，它能把淀粉或糊精从非还原性末端水解α-1,4-葡萄糖
【学位授予单位】：南阳师范学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TK6

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