利用玉米秸秆半纤维素降解产物发酵产乙醇菌株筛选

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1、ClassifiedIndexCODE:10075U.D.C.:NO:20101252ADissertationfortheDegreeofM.ScienceScreeningofEthanolFermentationStrainsUsingtheHemicelluloseDegradationProductsofCornstalkCandidate：LinShengxunSupervisor：Prof.LuZhitangSpecialty：MicrobiologyAcademicDegreeAppliedfor：MasterofScienceUnive

2、rsity：HebeiUniversityDateofOralExamination：June,2013摘要摘要煤炭、石油资源枯竭，地球污染在日益加重，人类现在亟需寻找一种新的能源以便能够改变目前这种严峻的能源危机。乙醇作为一种清洁高效的能源，早已被世界各国所关注。地球上每年都产生数以万计的木质纤维素，这也为发展燃料乙醇产业提供了丰富的原材料。目前，国内纤维素作为发酵乙醇的原料，其利用率远低于国外最好水平，主要原因是产乙醇菌株对秸秆中半纤维素降解产物木糖的糖醇转换率较低。本研究对从保定周边秸秆堆积场所采集到的样品进行高效利用木糖产乙醇菌株的筛选，同时还筛

3、选得到产半纤维素酶菌株，并以玉米秸秆稀酸水解液和半纤维素酶酶解液为原料，进行了乙醇发酵的初步探索和比较。分离、筛选得到6株可利用木糖发酵产乙醇的菌株，初始木糖40.0g/L，(NH4)2SO45.0g/L，KH2PO41.0g/L，酵母粉0.5g/L，MgSO4·7H2O0.5g/L，pH6.5条件下，利用木糖发酵产乙醇能力在10.46g/L-12.38g/L之间，木糖利用率在68.75%-79.17%之间，乙醇得率在0.35g/g-0.41g/g之间。对发酵时间和培养基成分优化后，初始性能最佳的菌株M-105在木糖50.0g/L，(NH4)2SO45.

4、5g/L，KH2PO41.0g/L，酵母粉1.5g/L，MgSO4·7H2O2.0g/L，pH6.5条件下发酵60h，乙醇产量和木糖利用率分别达23.37g/L和98.85%，乙醇得率达到了0.471g/g。筛选得到16株产半纤维素酶菌株，其中只有3-B009菌株酶活性较稳，且酶活力相对较高；在对其进行发酵条件优化后，半纤维素酶活力达341.94U/mL(17097U/g)。在此基础之上，用2%的稀硫酸对玉米秸秆进行了预处理，脱毒得到玉米秸秆水解液，HLPC-示差折光法测得浓缩水解液木糖含量为46.62g/L，不含葡萄糖。利用M-105菌株发酵水解液，乙

5、醇产量和木糖利用率分别为10.29g/L和61.39%。利用3-B009发酵所得半纤维素酶粗酶液处理玉米秸秆，优化酶液用量后，酶解48h，木糖含量5.093g/L。半纤维素水解率较低，尚无法直接用于发酵。基于26SrDNAD1/D2结构域序列的系统发育分析和初步鉴定表明，高效发酵木糖产乙醇的菌株M-105为热带假丝酵母(Candidatropicalis)；在土豆汁木糖培养基培养5d可形成假菌丝。根据基于16SrDNA序列的系统发育分析，半纤维素酶产生菌3-B009属于类诺卡氏属(Nocardioides)；高氏一号培养基28℃培养3d，基丝断裂、形成断

6、裂小体。I摘要关键词乙醇玉米秸秆木糖半纤维素酶热带假丝酵IIAbstractAbtractAscoalandoilresourcesaredryingup,andtheenvironmentpollutionisbecomingmoreandmoreserious,humannowneedtofindalternativeenergiesinordertochangethecurrentseriousenergyshortagesituation.Asakindofcleanandefficientenergy,ethanolhaslongbeenthe

7、concernofthecountriesallovertheworld.Tensofthousandsoflignocelluloseswereproducedeveryyearintheworld,whichprovideabundantrawmaterialsforthedevelopmentoffuelethanolindustry.Buttheutilizationrateofrawmaterialisfarlowerthanthebestleveloftheforeignersnow,oneoftheimportantreasonisthat

8、alcoholconversionrateofthestrainsfromhem