利用花生壳和脱脂藻渣制备生物基类异戊二烯的研究

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1、分类号密级UDC单位代码10435硕士学位论文利用花生壳和脱脂藻渣制备生物基类异戊二烯的研究Bio-basedisoprenoidsproductionwithpeanuthullandLipid-ExtractedMicroalgalBiomassResidues研究生姓名：王苏蒙指导教师：杨建明教授学科专业：微生物学研究方向：生物质能源中国˙青岛二0一八年六月Bio-basedisoprenoidsproductionwithpeanuthullandLipid-ExtractedMicroalgalB

2、iomassResiduesThesissubmittedtoQingdaoAgriculturalUniversityInFulfillmentoftheRequirementfortheDegreeofMasterofScienceWangSumeng（CollegeofLifeScience）Supervisor:Prof.YangJianmingQingdao.ChinaJune,2018独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注

3、和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得青岛农业大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名：时间：年月日关于论文使用授权的说明本人完全了解青岛农业大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。同意青岛农业大学可以用不同方式在不同媒体上发表、传播学位论文的全部或部分内容。(保密的

4、学位论文在解密后应遵守此协议)研究生签名：时间：年月日导师签名：时间：年月日青岛农业大学硕士学位论文摘要利用花生壳和脱脂藻渣制备生物基类异戊二烯的研究摘要类异戊二烯化合物作为一种重要的平台化合物可应用于生产医药、香料、合成橡胶以及航空燃料等产品。然而，现今的工业化生产方式（化学合成法）已被资源短缺、污染严重等问题所限制。生物质材料是自然界中储存量最大的资源，具有可再生、易获取、成本低等优点，本论文的研究内容主要是设计一套以可再生生物质资源（花生壳和废弃的脱脂藻渣）为原料通过微生物（工程大肠杆菌）发酵生产类异

5、戊二烯化合物（异戊二烯、α-蒎烯、β-蒎烯）的生产工艺流程。本论文所取得的研究结果如下所示：（1）以Popping和HPAC两种方法预处理的花生壳为原料生产异戊二烯。研究发现，a、通过SEM观察发现相对于未处理的花生壳的光滑完整的表面结构，Popping和HPAC预处理后对其结构均造成不同程度的破坏；b、经酶解后发现其纤维素的酶解效率均有所增加，而且HPAC预处理花生壳的和Popping预处理花生壳葡萄糖的得率分别是95.9%和98.8%；c、HPAC预处理后花生壳中木质素去除了大约77.3%，而且其酶解液

6、中抑制物种类和含量均低于Popping预处理；d、以活性炭脱毒处理后的HPAC预处理花生壳酶解液为碳源通过工程大肠杆菌（YJM21）发酵时异戊二烯的产量（297.5mg/L）达到纯葡萄糖发酵（338.6mg/L）时异戊二烯产量的90%。（2）通过磷酸/过氧化氢组合法预处理花生壳生产异戊二烯本研究结果如下，a、磷酸/过氧化氢组合处理法最佳处理条件：处理温度为100℃，磷酸/过氧化氢体积比为2:8，固液比为10%（w/v），处理时间为60min；b、相对于磷酸（1.89mg/mL）、过氧化氢（2.31mg/mL

7、）单独处理时花生壳酶解液中还原糖浓度，其组合处理后（8.6mg/mL）花生壳酶解液中还原糖浓度明显增加，表明花生壳结构的破坏是由磷酸和过氧化氢相互耦合作用的结果；c、经SEM和NMR检测分析结果显示预处理后花生壳结构严重破坏，其中木质素和半纤维素分别减少了约98%和85%；d、酶解后发现，相对于未处理的花生壳中纤维素的酶解效率（19.1%），磷酸/过氧化氢预处理后的花生壳中纤维素的酶解效率（95%）大大提高；e、通过HPLC检测发现，磷酸/过氧化氢预处理花生壳酶解液中仅有甲酸、乙酰丙酸、糠醛三种抑制物产生，

8、浓度分别是5.4×10−3mg/mL、2.3×10−2mg/mL、2.8×10−6mg/mL，由于发酵液中抑制物浓1青岛农业大学硕士学位论文摘要度远低于最低抑制物浓度，因此对大肠杆菌发酵生产异戊二烯基本没影响；f、SHF和SSF两种发酵方式发酵后异戊二烯的产量分别为249±6.7和294±8.3mg/L，分别达到了纯葡萄糖发酵时异戊二烯产量的83.5%和98.8%，其葡萄糖-异戊二烯转化效率分别为8.3%和9.8