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海带化工废弃物高效同步发酵产乙醇工艺

作　者: 郝剑君
导　师: 江晓路
学　校: 中国海洋大学
专　业: 食品加工与安全
关键词: 海带工业废弃物乙醇同步酶解糖化发酵
分类号: TQ223.122
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

本文以海藻加工废弃物为原料,综合利用解决环境废弃物为宗旨,探索海藻加工废弃物高效转化为燃料乙醇的可行性,以节省成本,增大经济效益为出发点通过对原料进行了简单的粉碎处理,以纤维素复配酶为水解酶,探索酶解发酵的各项指标最适情况,通过对同步糖化发酵和分步糖化发酵的比较,确定海藻加工废弃物最适发酵方法。以褐藻胶加工废弃物-海带渣为原料,转化生物乙醇,相关研究较少。目前以陆生植物为原料转化生物乙醇的研究报道较多。相比于传统陆生植物,海洋生物无论在原料供应量角度讲,还是从向生物乙醇的廉价性高效性角度将都存在陆生植物难以比拟的优势。此外,如果海藻加工废弃物转化为燃料乙醇能够实现工业化生产,那么对于解决全球能源问题,实现海藻加工产业经济价值,减少环境污染等相关问题都由极大的推动作用。在本实验中,首先对发酵酵母经行了筛选探索。由于不同酵母酵解温度,发酵能力不同,通过在相同发酵条件下对葡萄糖不同温度的利用产出乙醇情况比较,确定各酵母菌种最适发酵温度;在各酵母最适发酵温度下考察了他们对六种单糖的利用情况,发现酿酒酵母H1最适发酵温度为28℃,酿酒酵母H2最适发酵温度为40℃,酿酒酵母H3最适发酵温度为42℃,面包酵母最适发酵温度为36℃,产香酵母最适发酵温度为36℃在酶解酵解条件探索过程中,考察了酶解温度,纤维素复配酶量,接种量,营养盐对海带渣酶解糖化的影响,纤维素复配酶对酵母菌发酵的影响等条件,确定了50℃是纤维素复配酶最适酶解温度,45FPU/g的纤维素复配酶是海带渣酶解的最适酶解剂量,纤维素复配酶对酵母菌乙醇转化效率有一定影响,但是影响不大,10%酵母接种量是最适接种接种量。在同步糖化发酵与分步糖化发酵比较的研究中,通过已确定的最适条件,设定同步糖化发酵分步糖化发酵方式,比较乙醇转化率,确定了同步糖化发酵的高效性与节约性,结果表明:同步糖化发酵后,海藻加工废弃物被酵母高效利用生成乙醇,转化率可达13%。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-12
前言  12-13
1 技术背景  13-25
  1.1 能源危机  13-14
  1.2 生物能源  14-15
  1.3 第二代生物乙醇  15-16
  1.4 海藻资源  16-19
  1.5 海带工业废弃物  19-20
  1.6 原料处理  20-21
  1.7 酶解糖化  21
  1.8 发酵菌种与发酵方法  21-23
    1.8.1 发酵菌种  22-23
    1.8.2 发酵方法  23
  1.9 本课题的研究目标和研究内容  23-25
2 菌种选择  25-46
  2.1 引言  25
  2.2 实验材料  25-27
    2.2.1 实验试剂  25-26
    2.2.2 仪器设备  26
    2.2.3 发酵菌种  26
    2.2.4 培养基  26-27
  2.3 实验方法  27-29
    2.3.1 苯酚-硫酸法标准曲线绘制  27
    2.3.2 菌种发酵温度研究  27-28
      2.3.2.1 菌种的活化  27
      2.3.2.2 菌数扩增  27
      2.3.2.3 不同温度发酵对比  27-28
    2.3.3 菌种发酵能力研究  28
      2.3.3.1 菌种活化  28
      2.3.3.2 菌数扩增  28
      2.3.3.3 菌种对不同糖的利用  28
    2.3.4 分析方法  28-29
      2.3.4.1 糖浓度测定  28-29
      2.3.4.2 乙醇的测定  29
  2.4 结果和讨论  29-44
    2.4.1 苯酚-硫酸标准曲线  29-32
    2.4.2 发酵温度的选择  32-35
    2.4.3 发酵菌种筛选  35-44
      2.4.3.1 S.cerevisiae H-2 发酵情况  36-37
      2.4.3.2 S.cerevisiae H-3 发酵情况  37-39
      2.4.3.3 S.cerevisiae B-1 发酵情况  39-41
      2.4.3.4 S.cerevisiae H-1 发酵情况  41-43
      2.4.3.5 S.cerevisiae B-3 发酵情况  43-44
  2.5 小结  44-46
3 酶解发酵条件探索  46-58
  3.1 引言  46
  3.2 实验材料  46-48
    3.2.1 实验试剂  46
    3.2.2 仪器和设备  46-47
    3.2.3 发酵菌种  47
    3.2.4 培养基  47
    3.2.5 纤维素复配酶  47-48
  3.3 实验方法  48-51
    3.3.1 DNS 标准曲线绘制  48
    3.3.2 营养盐对酵母菌乙醇转化的影响  48-49
    3.3.3 酶解温度对海带渣酶解糖化的影响  49
    3.3.4 纤维素复配酶对酵母菌的影响  49-50
    3.3.5 接种量对酵母菌乙醇转化的影响  50
    3.3.6 纤维素复配酶量对海带渣酶解糖化的影响  50-51
    3.3.7 分析方法  51
      3.3.7.1 糖浓度测定  51
      3.3.7.2 乙醇的测定  51
  3.4 结果讨论  51-57
    3.4.1 DNS 标准曲线  51
    3.4.2 营养盐对发酵的影响  51-54
    3.4.3 酶解温度对酶解的影响  54-55
    3.4.4 酶对酵母菌影响  55
    3.4.5 接种量对发酵的影响  55-56
    3.4.6 酶量对酶解的影响  56-57
  3.5 小结  57-58
4 同步分步糖化发酵比较  58-64
  4.1 引言  58-59
  4.2 实验材料  59-60
    4.2.1 实验试剂  59
    4.2.2 仪器和设备  59
    4.2.3 发酵菌种  59
    4.2.4 培养基  59-60
    4.2.5 纤维素复配酶  60
  4.3 实验方法  60-61
    4.3.1 分步糖化发酵  60
    4.3.2 同步糖化发酵  60-61
    4.3.3 组分测定  61
  4.4 结果与讨论  61-63
  4.5 小结  63-64
5 结论和展望  64-66
参考文献  66-71
致谢  71-72
作者简介  72-73
在学期间发表的学术论文与研究成果  73

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