复合菌系降解竹纤维定向转化乙醇的研究

来源 :中南林业科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:gloriayl2005
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乙醇是一种以生物质为原料生产的可再生清洁能源。生物质向生物乙醇的转化在减少世界对化石燃料的依赖方面发挥着关键的作用,而我国竹类资源丰富,竹纤维资源来源广泛,本研究以竹纤维作原料,优化其降解的菌群组合,对其定向生物转化乙醇进行系统研究,主要结果如下:(1)以竹纤维作原料,采用800KGy剂量的60Co-γ射线辐照竹纤维进行预处理,采用扫描电镜进行表征分析,发现竹原料的木质素以及半纤维素结构被打破,纤维素暴露,测量预处理前后木质纤维素中各组分后发现,纤维素含量较之前的40.52%提升至49.04%,木质素及半纤维素含量下降,酶与底物可充分结合以提高纤维素酶转化效率。(2)采用紫外诱变的方法对里氏木霉RutC-30进行了诱变选育。确定最佳紫外诱变剂量为120s,菌株的致死率为87.60%,正向突变率为11.50%,以此菌株在刚果红筛选培养基上形成的透明水解圈直径(H)和菌落直径(d)的比值(H/d)为初筛的基准,再以接入发酵培养基后的滤纸酶活为复筛基准,筛选出一株突变株8.4-3。其FPA滤纸酶活力为128.54U/mL,其酶活较原始菌株增长了 21.91%。(3)构建纤维素酶解复合菌系,以黑曲霉C112和白腐菌tramete versicolor分别和突变株8.4-3进行组合并测量酶活,得到最优接种比例为,黑曲霉C112(V):里氏木霉RutC-30(V)=1:9。最佳的接种方式为:先接种里氏木霉RutC-30后,隔12h再接入黑曲霉C112。探究碳源含量、pH、发酵时间、接菌量、氮源含量等五个单因素对该复合菌系产酶的影响。通过实验得出,碳源含量为7%,pH=6,发酵时间为4d,接菌量为4%,氮源含量为8.5%为最佳的产酶条件。通过响应面试验分析后发现分析后发现碳源含量和发酵时间、氮源含量和发酵时间的交互作用显著,该菌系的产酶效果在碳源含量为7.32%、氮源含量为8.35%、发酵时间为3.74d,此条件下FPA酶活力最优模拟值为277.15U/mL。(4)以酵母菌为生产菌,葡萄糖为碳源,进行发酵转化乙醇。同时研究接菌量、pH、发酵时间、氮源含量、温度等五个单因素对产乙醇浓度的影响。通过单因素优化实验得出,当发酵时间为96h,pH=7,接菌量为8%,温度为32℃,氮源含量为25%时,达到最佳的发酵条件。通过响应面试验分析后发现氮源含量和发酵时间、氮源含量和发酵温度的交互作用显著,酿酒酵母在发酵时间为120h,氮源含量为24.91%、发酵温度为32.50℃,此条件下乙醇产量最优模拟值为29.51mg/mL。
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