纤维床固定化酪丁酸梭菌利用非粮原料高产丁酸的工艺研究

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1、论文作者签名：乏龟指导教师签名：论文评阅人1：评阅人2：评阅人3：评阅人4．评阅人5：答辩委员会主席：委员1：委员2：委员3：委员4：委员5：乓卜、谚躲垮独创性声明11111111111IlUlIMlllllll111IIIIIIIlY2374545本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得浙江大学或其他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

2、已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：王金签字醐：刎2年钥夕日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解浙江大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权浙江大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后适用本授权书)学位论文作者签名：l金导师签名：辩醐一眸拍夕日学位论文作者毕业后去向：工作单位：通讯地址：简s乞签字日期：乃俭年专月夕日电话

3、：邮编：致谢本论文是在蔡谨老师和徐志南老师的指导下完成的，本工作是国家高技术研究发展计划(2009AA022206)的部分研究内容蔡老师开阔的胸怀、渊博的知识、严谨的工作态度、诲人不倦的精神给我留下了深刻印象，他的悉心指导使我的工作得以顺利的进行。感谢徐志南老师对论文的悉心指导，徐老师理论深厚、思路开阔，对科研事业有着崇高的追求。感谢黄磊老师，黄老师为我课题的开展和论文修改提供了热心的指导和大量的帮助。感谢与我朝夕相处、互帮互助的实验室成员。感谢丁酸课题组的江凌师兄、吴丹师姐、项宜娟师姐、施周铭师兄、舒成亮师兄的指导

4、与帮助。感谢同实验室朱凡师兄、章芸师姐、祝琳琪师兄、张慧丽师姐、盛嘉元师兄、郑强师兄的关心与帮助。感谢同级的于怡、任永海、刘云平、潘剑峰以及课题组的师弟师妹们，与大家相处的日子永远值得留恋。感谢我的父母、亲人和朋友，他们的鼓励与支持是我不断前进的动力，是我一生最宝贵的财富。仅向所有关心和帮助我的老师、同学、亲人和朋友表示衷心的感谢!虽然研究生阶段的学习、工作和生活即将结束，浙江大学的一切将是我一生中最美好的回忆。王金二零一二年二月于浙江大学浙江大学硕士学位论文摘要丁酸是一种重要的化工原料，在化工食品、医药、农业等方面

5、用途广泛。为增强与传统化工工艺生产丁酸的竞争力，降低发酵法生产丁酸的成本尤为重要。使用非粮原料及农林废弃物做底物是一种有效的选择。另外，改进工艺实现产能的放大也亟待解决。本文主要研究非粮原料菊芋和甘蔗渣用于发酵生产丁酸的工艺及多柱串并联发酵产丁酸用于丁酸生产中试放大的可行性。在菊芋的稀酸水解单因素试验及响应面试验中，得出的常压下盐酸水解菊芋的最佳条件为：温度60oC，盐酸pH1．5、固液比1：10，水解60min。水解得到的总还原糖得率达96％。该条件相较于单因素试验下获得的最佳条件还原糖得率提高37％。以菊芋水解液

6、为碳源的纤维床生物反应器(FBB)反复批次发酵产丁酸的浓度达到27．2∥L，得率0．449／g。在以菊芋水解液为原料的补料发酵中，丁酸终浓度达到60．49／L，但得率下降至o．38rdg。相较于使用单糖及混合糖进行补料发酵丁酸的终浓度提高了近30％，但得率有所不及。使用甘蔗渣水解液为碳源进行游离补料发酵动力学研究时，丁酸最高浓度为32．49／L，得率为0．269／g，远低于FBB固定化发酵时以葡萄糖、木糖及其混合糖为碳源时的发酵水平。使用甘蔗渣水解液为碳源进行FBB固定化反复批次发酵时丁酸平均浓度为22．99／L，得

7、率0．4-0．459／g。在全部5个批次发酵过程中，没有明显的延滞期，也没有观察到水解过程中产生的醛及酚类物质对发酵过程的明显抑制作用。使用甘蔗渣水解液为碳源进行FBB固定化补料发酵过程中，经过三次补入高浓度葡萄糖，丁酸最高浓度达到62．89／L，远高于补料发酵中的22．99／L。然而丁酸的得率由于产物抑制作用明显下降。在多柱串并联发酵试验中，双柱并联与串联相比，产率高出57．98％，丁酸乙酸比高出近一倍。证明并联模式较串联模式有利于丁酸发酵。随着并联的FBB数量的增加，丁酸得率会较少提高，但产率明显提高，四个柱子并

8、联发酵时比单柱发酵时发酵周期缩短57％。关键词：丁酸，酸水解，固定化，发酵，菊芋，甘蔗渣，多柱串并联VAbstractButyricacidisallimportantchemicalrawmaterialwithmanyapplicationsinfoodstuff,pharmaceuticalandagriculturalareas．Toe