【摘 要】
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菊芋是一种可以在盐碱地、干旱地等边缘地域上良好生长的非粮作物,从菊芋中生产燃料乙醇为能源危机、气候变暖和沙漠控制等全球问题的解决提供了一种可行的选择。使用菊粉为
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菊芋是一种可以在盐碱地、干旱地等边缘地域上良好生长的非粮作物,从菊芋中生产燃料乙醇为能源危机、气候变暖和沙漠控制等全球问题的解决提供了一种可行的选择。使用菊粉为原料,采用生物法发酵生产低成本的燃料乙醇,关键在于是降低或者不加菊粉糖化酶,以及提高乙醇浓度。在本论文中,我们以降低酶的成本、减化过程和减少能耗为出发点,以菊芋为原料生产燃料乙醇的开展了如下研究: 首先,对酿酒酵母S.cerevisiae DQ1中的菊粉水解酶进行了鉴定、亚细胞定位和生化表征。实验结果表明,S.cerevisiae DQ1存在菊粉水解酶酶活并且发现酶主要存在于胞内和周质空间。通过葡聚糖柱层析分离和SDS-PAGE蛋白电泳分析发现该酶的分子量大约为35kDa。另外,该酶的最适酶活条件为pH5.5和温度50℃,S.cerevisiae DQ1最适产酶条件为pH5.5,温度30℃,且所用碳源和氮源分别为菊粉和酵母提取物。 其次,通过测量还原糖和乙醇分析对比了不同种子培养基、不同pH、温度和固体含量下该酵母在新型螺带式生物反应器中的发酵性能。对35％固体含量下的发酵体系还探索了分批补料和添加纤维素酶的措施对发酵结果的积极影响。结果表明,S.cerevisiaeDQ1在不添加任何水解酶的情况下可以直接发酵菊芋产生高浓度的乙醇,在分批补料的情况下得到的乙醇浓度为128.7g/L,在添加少量纤维素酶的措施下得到的乙醇浓度为122.1g/L。 本论文通过去除菊粉酶添加和明显提高乙醇浓度实现了菊芋乙醇生产能耗和成本的大幅降低,为将来以菊芋为原料大规模生产低成本燃料乙醇提供了借鉴。
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