氧化還原電位調(diào)控菊芋為底物的丁醇發(fā)酵.pdf

1、碩士學(xué)位論文氧化還原電位調(diào)控菊芋為底物的丁醇發(fā)酵BatchButanolFermentationUsingJerusalemArtichokewithOxidoreductionPotentiaIControI學(xué)號(hào)：21118115完成日期：201466大連理工大學(xué)DalianUniversityofTechnology大連理工大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要生物丁醇是解決世界能源緊缺、環(huán)境污染等問(wèn)題的理想選擇，但其生產(chǎn)成本居高不下，利用糧食類原料

2、引發(fā)眾多爭(zhēng)議。菊芋是一種非糧作物，近年來(lái)其作為新型發(fā)酵底物受到了越來(lái)越多的關(guān)注。在前期實(shí)驗(yàn)中，以菊芋為底物的丁醇發(fā)酵存在著溶劑產(chǎn)量低、發(fā)酵終點(diǎn)殘?zhí)禽^高、“酸崩潰”等問(wèn)題。本文將采用全程ORP調(diào)控策略以及ORP、pH階段性調(diào)控策略分別對(duì)模擬菊芋物料的混合糖體系以及真實(shí)菊芋物料開展丁醇發(fā)酵的優(yōu)化研究，內(nèi)容如下：1采用ORP全程調(diào)控混合糖模擬菊芋物料為底物的丁醇發(fā)酵，丁醇產(chǎn)量均在910gL。1以上，殘?zhí)菨舛染?20gL‘1以下，乙酸和丁酸的

3、濃度均在210gL’1以下，其中在控制ORP不低于460mV條件下，丁醇及總?cè)軇舛确謩e達(dá)到1319gL‘1及1971gL～，相對(duì)于空白對(duì)照組分別提高了13938％及11707％。該策略可以促進(jìn)菌體生長(zhǎng)，大幅度提高目標(biāo)產(chǎn)物丁醇產(chǎn)量和果糖利用率，降低有機(jī)酸積累并促進(jìn)有機(jī)酸重吸收。2采用ORP和pH階段性調(diào)控策略進(jìn)一步優(yōu)化以混合糖模擬菊芋物料為底物的丁醇發(fā)酵。結(jié)果表明丁醇產(chǎn)量均在9。01gL‘1以上，其中，在先控制pH恒為5：5至OD08，

4、后控制ORP不低于460mV的發(fā)酵條件下，丁醇及總?cè)軇┳罡?，分別達(dá)到lO78gL以及1658gL～，相對(duì)于空白對(duì)照組分別提高了9564％及8260％。該策略可以較為明顯的影響菌體代謝活性，提高丁醇的產(chǎn)量和果糖利用率，解決了單一控制ORP因素發(fā)酵實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的發(fā)酵時(shí)間過(guò)長(zhǎng)的問(wèn)題以及單一控制pH因素發(fā)酵實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的有機(jī)酸相對(duì)較高的問(wèn)題。3在混合糖模擬菊芋物料優(yōu)化方案的基礎(chǔ)上，通過(guò)全程控制ORP對(duì)以菊芋物料為底物的丁醇發(fā)酵進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化。結(jié)果表

5、明其非常有利于菌體生長(zhǎng)，并且目標(biāo)產(chǎn)物丁醇產(chǎn)量均在654gL‘1以上。其中，在控制ORP不低于460mV條件下，丁醇及總?cè)軇舛确謩e達(dá)到688gL。1和1094gL一，相對(duì)于空白對(duì)照組分別提高了4957％和4844％。ORP調(diào)控策略對(duì)于以菊芋真實(shí)物料為底物的發(fā)酵是較為有效的，能夠增強(qiáng)對(duì)還原性底物的利用，并提高目標(biāo)產(chǎn)物的產(chǎn)量。該實(shí)驗(yàn)也進(jìn)一步驗(yàn)證了控制ORP的方法對(duì)于改進(jìn)丁醇發(fā)酵的可行性。4在前期優(yōu)化方案基礎(chǔ)上，采用ORP和pH階段性調(diào)控菊芋