海濱鹽地植物堿蓬降解轉(zhuǎn)化生物乙醇工藝研究.pdf

1、堿蓬是一種生長于鹽堿地和海濱沙灘的抗逆性較強的鹽生植物，也是一味中藥。其性微寒、味微咸、入腎經(jīng)，具有清熱、消積的功效，主治食積停滯腹脹、發(fā)熱等。
　　現(xiàn)代研究發(fā)現(xiàn)，堿蓬主要含纖維素、氨基酸、脂肪酸、黃酮類等成分，本研究中測得海濱鹽地堿蓬中纖維素和半纖維素含量高達37.4％和37.9%。因此除藥用外，其作為纖維素類生物質(zhì)原料用于發(fā)酵生產(chǎn)生物乙醇便成為當(dāng)前可再生能源研究的重要課題。
　　生物乙醇為當(dāng)前能源領(lǐng)域的一個研究熱點，但生

2、物質(zhì)原料來源受限仍然是其發(fā)展的一個重要制約因素。本文以海濱鹽地堿蓬為主要原料，開展了一系列生物乙醇開發(fā)相關(guān)的研究工作，以期為堿蓬等天然資源的進一步開發(fā)利用、促進其它海洋生物質(zhì)能源的開發(fā)及生物乙醇的發(fā)展作基礎(chǔ)。
　　本實驗以玉米秸稈為對照樣，對堿蓬、蘆葦、滸苔、海帶渣等4種海濱植物作為產(chǎn)乙醇生物質(zhì)原料進行了優(yōu)勢分析。研究表明，這4種原料均有一定的應(yīng)用價值，尤以堿蓬為佳，其不僅纖維素和半纖維素含量最高外，而且易于降解。在相同實驗條件下

3、經(jīng)酸化酶解后，堿蓬還原糖濃度增加了25.6mg/ml，均高于其它樣品，優(yōu)于秸稈；在相同條件下，堿蓬發(fā)酵24h，發(fā)酵液中乙醇濃度到達了1.06%，遠高于秸稈的0.71%。實驗表明，堿蓬是良好的乙醇生物質(zhì)原料，具有一定的應(yīng)用前景。
　　實驗比較了堿蓬稀酸、稀堿、爆破等三種預(yù)處理方法，確立了堿蓬高溫稀堿預(yù)處理方式。并對其堿預(yù)處理條件進行了優(yōu)化，確立了氫氧化鈉濃度為0.7%、處理溫度為110℃、處理時間為10min、底物顆粒大小為過20目

4、等預(yù)處理工藝條件。該工藝條件有效提高了堿蓬的酶解效果，而且操作相對簡單，適合于在工業(yè)大規(guī)模生產(chǎn)中應(yīng)用。
　　試驗了堿蓬同步糖化發(fā)酵和分步糖化發(fā)酵兩種發(fā)酵方式，實驗表明堿蓬兩種發(fā)酵方式乙醇產(chǎn)量接近，綜合考慮，選擇了同步糖化發(fā)酵方式。對堿蓬發(fā)酵條件進行了單因素優(yōu)化和響應(yīng)面法(RSM)優(yōu)化后,確立了其最佳發(fā)酵工藝條件為：發(fā)酵溫度37℃、發(fā)酵時間43h、發(fā)酵 pH4.92、纖維素酶添加量37IU/g、酵母接種量4%、搖瓶轉(zhuǎn)速120rpm/

5、min等。在此條件下堿蓬發(fā)酵液中乙醇產(chǎn)量達到7.75g/L。在前期實驗基礎(chǔ)上,對堿蓬發(fā)酵進行了分批補料試驗，結(jié)果表明通過補料有效提高了發(fā)酵液中的乙醇濃度。
　　對實驗室保存的南極產(chǎn)低溫纖維素酶誘變菌株進行了酶活力比較實驗，選擇了其中產(chǎn)酶能力較高的QP7-37菌株在不同原料發(fā)酵產(chǎn)乙醇中進行了初步應(yīng)用實驗。結(jié)果顯示，當(dāng)該菌株所產(chǎn)低溫酶與常溫酶復(fù)配聯(lián)合應(yīng)用時，各原料發(fā)酵液中乙醇產(chǎn)量均有明顯的提高，特別是在堿蓬和滸苔中乙醇產(chǎn)量分別提高了6