黄孢原毛平革菌促进凤眼莲发酵产乙醇效率的研究

发布时间：2017-12-26 05:07

  本文关键词：黄孢原毛平革菌促进凤眼莲发酵产乙醇效率的研究　出处：《华东师范大学》2017年硕士论文　论文类型：学位论文

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【摘要】：利用入侵物种凤眼莲作为原料生产燃料乙醇,不仅可以解决凤眼莲的污染问题,而且能适当缓解能源危机,实现废弃物的资源化利用。因凤眼莲结构复杂,使得预处理成为其产醇过程中的限速步骤。本研究选用黄孢原毛平革菌作为预处理凤眼莲的菌种,研究单一微生物预处理、化学法联合微生物预处理等方式对凤眼莲发酵产乙醇的影响,优化预处理过程中的各个工艺参数,为提升乙醇产率提供研究基础。首先,以接种量、降解时间和降解温度为优化指标,利用单因素实验考察单一微生物预处理法的最优预处理条件。在此基础上,利用响应面法对主要因素进行进一步优化,得出利用黄孢原毛平革菌预处理凤眼莲的最佳预处理条件为接种量5.09环、降解温度30.09℃、降解时间58.23h。该条件下,最高还原糖产量可达208.57 mg·g1凤眼莲。通过回归方程分析发现,三种因素对黄孢原毛平革菌降解凤眼莲产糖均有显著的影响,且影响顺序为:降解温度降解时间微生物接种量。其次,对化学法联合微生物预处理凤眼莲开展研究。选取接种量、温度和酸/碱浓度三个因素,采用正交实验分别对稀酸联合微生物法和稀碱联合微生物法进行预处理条件优化。结果表明,利用稀酸联合微生物处理时,最优的预处理条件为接种量为4环、1%稀酸处理、酸处理温度100℃。在此条件下,可得最高还原糖为430.66 mg·g~(-1);利用稀碱联合微生物处理时的最优条件为接种量为4环、4%稀碱处理、碱处理温度100℃,此条件下可得402.10mg·g~(-1)还原糖。然后对凤眼莲降解前后的主要成分进行了测定。结果表明,降解后纤维素含量明显增加,半纤维素和木质素含量降低。利用扫描电镜和傅里叶红外光谱对预处理前后凤眼莲结构与形貌变化的研究结果表明,降解后凤眼莲的茎和叶被严重破碎化,各官能团的连接键断裂明显。其中,以木质素与芳香环相连的羧基断裂最为显著,表明木质素被充分破坏。最后,对凤眼莲产燃料乙醇的发酵工艺进行了优化。研究结果显示,在分步糖化发酵过程中,6mL酵母悬液发酵24h时可得到最大的乙醇产量1.4g·g~(-1);在同步糖化发酵过程中,72h时乙醇产量达到最大,为1.45g·g~(-1)。同步糖化发酵较分步糖化发酵具有操作简便、耗时短、占用空间少且乙醇产量更高的优点,因而是凤眼莲产乙醇发酵工艺的最佳选择。
【学位授予单位】：华东师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TQ223.122;X172

【参考文献】

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本文编号：1335922