木糖发酵生产乙醇菌种的选育及发酵工艺条件的优化

论文摘要

随着世界经济的飞速发展,国际原油价格不断飙升,环境污染的日益严重,石油作为不可再生的资源也面临枯竭,石油危机给世界带来巨大影响,开发燃料乙醇等石油替代产品的问题亟待解决。作为传统的生物发酵产品和潜力巨大的燃料,乙醇已被公认为是最有发展前景的可再生清洁能源之一,燃料乙醇作为一种可再生清洁燃料受到了各国的青睐。因为粮食安全的原因。纤维素是地球上最丰富和廉价的可再生资源,同时在节约粮食、废物处理、环境保护等方面起到一定的作用。半纤维素被酸或者酶水解,其水解产物中的85%～90%为木糖,仅次于葡萄糖而位居第二位。因此,开发利用木糖发酵生产乙醇具有重要的应用研究价值。选育能有效利用木糖底物并且高效产生乙醇的微生物菌种是关键。本研究以实验室筛选的季也蒙毕赤酵母菌株出发,进行木糖发酵生产乙醇菌种的诱变育种,并且利用玉米秆水解液进行定向驯化,以提高乙醇产量,为更深入的改良菌株奠定一定的工作基础,为充分利用纤维素原料产燃料乙醇从而实现工业化生产而提供一定的实验依据。结果如下：1、以实验室筛选的产乙醇季也蒙毕赤酵母为出发菌株,通过三轮的紫外和亚硝基胍（NTG）交替诱变育种进行筛选,确定诱变育种最佳条件为紫外诱变菌最佳稀释浓度为10-5,最佳紫外照射时间为25s；NTG诱变菌最佳稀释浓度为10-6, NTG诱变的最佳诱变时间为40min,三轮交替诱变后获得乙醇高产菌株C3-10,乙醇产量为13.2%,比原菌产量增加8.05%。经过五次传代,该菌株表现较好的遗传稳定性。以此C3-10菌株为发酵菌株进行以下实验。2、将C3-10菌株进行木糖产乙醇发酵,利用Design-Expert软件使用Box-Behnken试验和响应面法优化发酵培养基和发酵条件获得以下结论：确定的最佳发酵培养基配方为：55gD-木糖,5g酵母粉,2.4g KH2PO4,0.3g MgSO4,IL蒸馏水,乙醇产量达到14.71%。确定的最佳优化发酵条件为：温度为29℃,起始pH为5.6,接种量为5%,转速为100r/min,乙醇产量达到15.01%。3、将玉米秆粉末与浓度为4%的稀硫酸1：9混合,于压力蒸汽灭菌器中110℃条件下处理60min,制得的玉米秸秆水解液对突变株C3-10进行驯化,获得生长良好的菌株,乙醇产量达到16.08%,乙醇产量比驯化前增加了1.07%。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 前言
• 1.1 燃料乙醇的发展概况
• 1.2 纤维类原料生产燃料乙醇的发展概况
• 1.3 木糖的乙醇发酵
• 1.4 本课题的研究意义和创新点
• 1.5 本课题的研究内容
• 第二章 发酵木糖产乙醇酵母菌株的选育
• 2.1 材料
• 2.2 试验方法
• 2.3 结果和分析
• 2.4 结论
• 第三章 木糖产乙醇酵母发酵工艺条件优化
• 引言
• 3.1 材料与方法
• 3.2 试验方法
• 3.3 结果和分析
• 第四章 利用玉米秸秆水解液驯化发酵木糖产乙醇酵母菌
• 引言
• 4.1 材料与方法
• 4.2 结果与分析
• 第五章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 个人简介