底物添加策略对纤维素乙醇同步糖化发酵的影响

张文举 | -> | 760| 0| 1.243939MB |木质纤维素,燃料乙醇,同步糖化发酵,木糖

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摘要: 利用玉米秸秆气爆预处理后的产物进行同步糖化发酵,研究了不同的底物添加策略对同步糖化发酵的影响。结果表明,通过分批添加底物,能提高木糖利用率,乙醇产量接近理论转化率(包括木糖)的50 %;仅利用固形物进行同步糖化发酵,通过改变固形物浓度能有效提高乙醇终浓度,最大可达到49.9 g/L,转化率最高可达82.7 %。采用不同的底物添加能有效改善同步糖化发酵过程中对木糖的利用率、乙醇终浓度以及乙醇转化率。
    当今社会,随着现代工业的发展,人们对能源的需求越来越大。然而,人类所利用的主要能源———煤、石油和天然气等化石类燃料,被大量开采并消耗,导致石油资源消耗殆尽,能源危机日益加剧,开发新能源已迫在眉睫。燃料乙醇是目前最为成熟的生物燃料, 其生产工艺主要以粮食或者甘蔗为原料,原料来源有限,且存在粮食安全等问题,难以满足能源的长期需求。纤维乙醇作为一种潜在的生物质替代能源经过数十年的研究和发展, 已经具备了一定的工业化潜力[1]。降低纤维乙醇的生产成本,开发更为高效、经济的生产工艺,实现纤维素乙醇的工业化已成为当务之急。
    同步糖化发酵(SSF)是目前利用粮食生产乙醇的主要方法[2],也是最具发展潜力和优势的方法之一。同步糖化发酵可以将糖化产生的葡萄糖、纤维二糖等迅速消耗,从而减小对纤维素水解酶的产物抑制,提高转化效率,增加乙醇产量[3]。同时,该方法也能减少糖的损失和反应器数量,降低投资成本。但同步糖化发酵也存在一些问题,比如酶水解的最佳温度与发酵最佳温度并不一致, 酶和酵母的回收利用困难,也会导致成本的上升。研究人员对同步糖化发酵工艺进行了大量研究[3-5],主要从酵母改造(耐高温酵母[6-8])、高效纤维素酶(低温水解酶等[9-11])以及
工艺方面进行了较多的改进[12-15],以适应同步糖化发酵的需求。
    本实验对玉米秸秆的同步糖化发酵进行了研究,通过改变不同的底物添加策略, 研究了同步糖化发酵过程中的葡萄糖木糖消耗转化情况, 以及乙醇终浓度和乙醇得率的变化情况。
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