玉米秸秆酶水解及发酵乳酸的研究

【摘要】：纤维素是植物纤维细胞壁的主要成分,植物纤维是地球上最丰富的可再生资源,为其寻求高效的利用,一直是众多学者所重视的课题。本文在前人研究的基础上,根据我国植物纤维资源中农作物秸秆丰富的特点,选用玉米秸秆为原料、乳酸为目标产物,采用两种工业上使用的酶,对原料酶水解影响因素及其水解动力学和乳酸发酵等进行了研究。 纤维素的酶水解速度很慢,并受多种因素的影响。采用3,5-二硝基水杨酸(DNS)比色法测定一定时间内、不同水解条件下,秸秆经纤维素酶水解所产生的还原糖浓度来表示水解速度。 本课题选用两种工业上用作纺织面料抛光用的纤维素酶水解玉米秸秆。使用这种酶水解植物纤维未曾见报道。研究酶水解影响因素,目的是寻求最适酶水解条件。研究发现纤维素酶的活力对pH的变化敏感,不同的酶最适pH也有所不同。实验条件下Suhong cellish L最适pH=4.4,Cellusoft L最适pH=4.8,同时还与水解温度有关;纤维素酶对温度变化也很敏感,温度影响酶蛋白的热稳定性、酶与底物的亲和力和速度常数等。当温度升高,水解速度加快,但纤维素酶随温度升高易发生热变性而失活,最适温度是两者的综合,最适温度也随水解时间等因素有所变化,实验条件下水解时间从16h到24h,两种酶的最适温度从55℃到50℃;研究还发现,一定浓度的金属离子和非离子型表面活性剂具有活化和稳定纤维素酶的作用,实验中加入1-2%的吐温80类表面活性剂,水解24h,Suhong cellish L水解得到还原糖浓度增加25%,Cellusoft L还原糖浓度增加14%;同时还研究了酶浓度、底物浓度对酶水解的影响。通过综合考虑各水解影响因素,得出Suhong cellish L最适水解条件为pH4.4,温度50℃,加入2%非离子型表面活性剂后,水解经稀酸预处理的玉米秸秆(100g/L),水解48h还原糖浓度达到 【关键词】：玉米秸秆 水解 纤维素酶 动力学 发酵 乳酸
【学位授予单位】：东华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2005
【分类号】：TQ922
【目录】：

• 第一章 绪论13-30
• 1.1 植物纤维资源及其利用13-16
• 1.1.1 植物纤维资源的构成13-15
• 1.1.2 植物纤维资源的利用现状15-16
• 1.2 植物纤维资源生物转化利用16-19
• 1.2.1 植物纤维资源的预处理17-18
• 1.2.2 植物纤维的水解18-19
• 1.2.3 葡萄糖的发酵19
• 1.3 纤维素酶19-22
• 1.3.1 纤维素酶研究概况19-20
• 1.3.2 纤维素酶的组分20-21
• 1.3.3 纤维素酶水解机理21-22
• 1.3.4 纤维素酶的活化和抑制22
• 1.4 乳酸的性质、用途和发酵法生产22-28
• 1.4.1 乳酸的性质、用途23-25
• 1.4.2 乳酸生产方法25-26
• 1.4.3 乳酸生产方法比较26-27
• 1.4.4 乳酸发酵菌种27
• 1.4.5 米根霉发酵L-乳酸的历史沿革27-28
• 1.5 本课题的提出及主要研究内容28-30
• 第二章 纤维素酶水解的动力学理论研究30-37
• 2.1 引言30
• 2.2 研究概况30-32
• 2.3 纤维素酶水解动力学研究方法32-34
• 2.4 纤维素酶水解动力学推导34-36
• 2.5 纤维素酶水解的影响因素36-37
• 第三章 纤维素酶水解影响因素研究37-59
• 3.1 引言37
• 3.2 实验材料和方法37-41
• 3.2.1 实验材料37-39
• 3.2.2 分析测定方法39-40
• 3.2.3 试验方法40-41
• 3.3 实验结果和分析41-57
• 3.3.1 pH值对植物纤维素酶水解的影响41-45
• 3.3.2 温度对植物纤维素酶水解的影响45-47
• 3.3.3 水解时间对植物纤维素酶水解的影响47-49
• 3.3.4 底物浓度对植物纤维素酶水解的影响49-51
• 3.3.5 酶浓度对植物纤维素酶水解的影响51-52
• 3.3.6 预处理对植物纤维素酶水解的影响52-53
• 3.3.7 金属离子对植物纤维素酶水解的影响53-55
• 3.3.8 非离子表面活性剂对植物纤维素酶水解的影响55-56
• 3.3.9 综合因素的影响56-57
• 3.4 本章小结57-59
• 第四章 植物纤维原料酶水解和酸水解比较59-70
• 4.1 引言59
• 4.2 纤维素的酸水解59-61
• 4.2.1 浓酸水解59-60
• 4.2.2 稀酸水解60
• 4.2.3 纤维素酸水解反应机理60-61
• 4.3 纤维素与酶的作用61-62
• 4.3.1 酶水解机理62
• 4.4 实验材料和方法62-63
• 4.4.1 试验材料和药品62-63
• 4.4.2 实验方法63
• 4.4.3 分析测定方法63
• 4.5 实验结果和分析63-69
• 4.5.1 反应时间的影响63-65
• 4.5.2 反应温度的影响65-66
• 4.5.3 催化剂浓度的影响66-67
• 4.5.4 底物浓度的影响67-68
• 4.5.5 水解糖液成分分析68-69
• 4.6 本章小结69-70
• 第五章 酶水解液发酵制乳酸研究70-81
• 5.1 引言70
• 5.2 试验材料和方法70-74
• 5.2.1 试验材料70-72
• 5.2.2 分析测定方法72
• 5.2.3 试验方法72-73
• 5.2.4.发酵方法73-74
• 5.3 试验结果和分析74-80
• 5.3.1 分别糖化发酵产L-乳酸74-75
• 5.3.2 酶解液过滤(不过滤)对产L-乳酸的影响75
• 5.3.3 不同氮源对产L-乳酸的影响75-76
• 5.3.4 发酵培养基优化76-78
• 5.3.5 温度对产L-乳酸的影响78-79
• 5.3.6 通气量对产L-乳酸的影响79
• 5.3.7 秸秆酶解液发酵产L-乳酸全过程79-80
• 5.4 本章结论80-81
• 第六章 全文结论81-83
• 参考文献83-87
• 攻读硕士期间发表论文87-88
• 致谢88

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