甘蔗渣的乙醇钠预处理和发酵产乳酸研究

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1、暨南大学硕士学位论文题名（中英对照）：甘蔗渣的乙醇钠预处理和发酵产乳酸研究Sodiumethoxidepretreatmentandlacticacidfermentationfromsugarcanebagasse作者姓名：张窦指导教师姓名及学位、职称：龚映雪博士副研究员学科、专业名称：生物化学与分子生物学学位类型：学术学位论文提交日期：二零一八年四月论文答辩日期：二零一八年五月答辩委员会主席：论文评阅人：学位授予单位和日期：III暨南大学硕士学位论文摘要生物质能源是低碳可再生能源，其开发利用成为世

2、界研究热点领域之一。由生物质发酵产生乳酸主要经过预处理、酶解和微生物发酵三个步骤。本研究以甘蔗渣为原料，首次用乙醇钠进行预处理，在最佳发酵条件下用同步糖化发酵和分步糖化发酵法产乳酸；首次探索用明矾对甘蔗渣的乙醇钠预处理水解液进行脱毒，获得明矾脱毒的最佳浓度，并从浊度、抑制物等方面初步探讨明矾脱毒的机理。经不同浓度的乙醇钠溶液预处理甘蔗渣发现，以总酶解效率为标准，乙醇钠浓度2%处理组为最优，此时总酶解效率为83.81%，纤维素和木聚糖含量分别为54.61%和28.67%，与未预处理相比，酶解效率明显上升

3、。对凝结芽孢杆菌进行发酵条件的单因素和正交优化实验发现，当底物葡萄糖浓度为15g/L、氮源酵母提取物浓度为1.6%、发酵初始菌种OD600为0.4时，发酵效果最优，乳酸最高乳酸得率达0.96g/g。以2%乙醇钠预处理的甘蔗渣为底物，在最优条件下进行发酵实验，分步糖化发酵中，乳酸最高浓度为10.93g/L，得率为0.59g/g，平均生产速率为0.91g/L/h；同步糖化发酵中，乳酸最高浓度仅5.89g/L，得率0.32g/g，平均生产速率为0.16g/L/h。用不同浓度的明矾对预处理水解液进行脱毒，以酶

4、解72h还原糖浓度为指标，探究明矾的脱毒效果。0.5%乙醇钠预处理液对酶解过程抑制作用不明显，随着乙醇钠浓度的升高，预处理液对酶解的抑制作用增大。当乙醇钠浓度为2%时，加入的明矾浓度为1%时，脱毒效果最佳。此时水解液中葡萄糖和木糖含量分别为37.31g/L和18.88g/L，葡萄糖和木糖浓度比不添加明矾分别提高了71.13%和75.86%；预处理水解液的表观变化明显，浑浊度从212.67下降至38.14；抑制物香草醛、糠醛、对香豆酸和丁香酸的去除率分别为57.69%、4.35%、18.05%和100%

5、。关键词：甘蔗渣；凝结芽孢杆菌；乳酸；脱毒；明矾III暨南大学硕士学位论文AbstractBiomassenergyisapotentiallow-carbonrenewableenergy,thedevelopmentandutilizationofwhichhasbecomearesearchfocusaroundtheworld.Theconversionofbiomasstolacticacidneedsthreesteps:pretreatment,enzymatichydrolysisan

6、dmicrobialfermentation.Inthisstudy,sugarcanebagasse(SCB)wasusedasrawmaterialandwaspretreatedwithsodiumethoxideinlacticacidproductionforthefirsttime.Thentwofermentationmethodsincludingseparatehydrolysisandfermentation(SHF)andsimultaneoussaccharificationa

7、ndfermentation(SSF)werecarriedoutunderoptimumfermentationconditionstoproducelacticacid.Furthermore,alumwasusedforthefirsttimetodetoxifythepretreatedSCBhydrolysateandtheconcentrationsofitwereoptimized.Theturbidityandinhibitorsofthehydrolysatewereanalyzed

8、todisscussthemechanismofalumdetoxificationeffectsinitially.TheSCBwaspretreatedwithdifferentconcentrationsofsodiumethoxideand2%pretreatmentgroupwasthebesttakingthetotalenzymaticefficiencyasstandard.Thetotalenzymaticefficiencycould