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利用廉价的可再生纤维原料代替粮食发酵酒精,对于可持续发展战略的实施具有重要意义。本文在纤维素酶的生产、纤维原料的酶解糖化以及酶解液的酒精发酵等方面进行了一系列研究,并分别进行了中试。 考察不同环境因子对里斯木霉(Trichoderma reesei)ZU-03所产纤维素酶的影响,发现不同的碳源可以诱导产生出活力不同的纤维素酶,葡萄糖对纤维素酶的合成有较强的阻遏作用。 对里斯木霉产酶工艺的研究结果表明,培养基中的C/N、无机氮源组成对纤维素酶的产生有很大的影响,而培养基的初始pH、接种量、培养温度和摇床速度的影响则要小一些。在1.2M~3通气搅拌罐中的发酵试验发现,供氧状况的改善有利于纤维素酶的产生,当pH值和还原糖降至最低点时,纤维素酶开始大量生成。通过对培养条件的优化,获得的最佳培养条件为:培养基中纸浆粉浓度为4%,碳氮比8:1,微量和常量元素适量,吐温80 1ml/l;培养温度28℃,pH4.8。在此条件下,里斯木霉的产酶活力达到了14.31IU/ml。 通过对纤维素酶性质的研究发现,里斯木霉所产纤维素酶的最佳反应温度和pH分别为50℃和pH5.0。纤维素酶的热稳定性不太理想,温度、pH及二价金属离子的种类和浓度对其也有较大的影响。纤维素酶固态酶粉的贮藏稳定性要优于液态酶。 对不同纤维原料预处理方法的研究表明,纤维原料的酸、碱预处理方式及进行酸解反应的温度和时间都会对酶解得率有较大的影响。对酶解工艺的研究还发现:酶解得率受底物浓度及酶用量的影响较大,纤维二糖酶的加入会明显地提高酶解得率;酶解时采用分批添料方式和用未过滤的粗酶液可提高酶解效率。1.2M~3罐的酶解中试还表明,随着酶解反应的进行,葡萄糖在还原糖中所占的比例逐渐加大。浙江大学硕士学位论文 酶解液酒精发酵工艺的优化条件为:酶解液不过滤,不添加其它营养素,培养基起始pH控制5刀,培养温度控制刀立 7 oC。重复利用酵母可提高酒精得率。l二M3罐中试结果表明:在发酵培养到 38 hx时,酒精浓度达到 2.408%,糖利用率、酒精得率分别达到 92.9%和 92.7%。综上所述,利用纤维原料酶水解发酵生产酒精是切实可行的,可以利用常规酵母和酒精生产工艺来进行。