论文部分内容阅读
本试验以一年生黑麦草(Lolium multifolorum)邦德(Abundant)为原料,从酸碱预处理、酶解、发酵三个环节入手,通过单因素试验与正交试验相结合,初步得出相对最优的酸碱预处理参数与发酵参数。主要试验结果如下:
①硫酸预处理邦德的最佳工艺条件为:温度120℃,时间2h,硫酸质量浓度1%,液固比8:1,粒度18~35目。在此条件下,相应纤维素含量、固体得率、半纤维素去除率、木质素丢除率、酸解还原糖含量和酸处理后酶解72h纤维素降解率分别为59.2%、70.4%、91.6%、12.4%、29.3%和7.9%.
②氢氧化钠预处理邦德的最佳工艺条件为:温度100℃,时间2h,氢氧化钠质量浓度10%,液固比6:1,粒度18~35目。在此条件下,相应纤维素含量、固体得率、半纤维素去除率、木质素去除率、碱解还原糖含量和碱处理后酶解72h纤维素降解率分别为42.1%、83.4%、37.4%、67.2%、10.1%和11.2%。
③酸预处理的纤维素含量和半纤维素去除率比碱处理分别高28.9%,59.2%。而碱处理的木质素去除率较酸处理高81.5%。整体而言酸处理还原糖含量(22.1%~29.3%)高于碱处理(6.8%~10.3%),且达到差异显著水平(p<0.05)。而碱预处理的酶解72 h纤维素降解率(7.8%~11.4%)高于酸处理(6.7%~8.1%)。
④酸碱预处理的半纤维素去除率与还原糖含量的相关方程分别为:y=2.3446x-19.193;y=0.3457x-12.607,相关系数分别为:0.87和0.89,可见半纤维素去除率与还原糖含量有良好的正相关关系,因此通过预处理,有效去除一年生黑麦草秸秆的半纤维素对于提高酸(碱)解还原糖有着十分重要的意义。
⑤酸碱预处理的木质素去除率与还原糖含量的相关方程分别为:y=4.1917x-166.86;y=1.6789x-49.78,相关系数分别为:0.93和0.84,可见木质素去除率与还原糖含量有良好的正相关关系,因此通过预处理,有效去除一年生黑麦草秸秆的木质素对于提高酸(碱)解还原糖有着十分重要的意义,特别是在硫酸预处理中,木质素的有效去除程度直接影响着酸解还原糖的含量。
⑥纤维素含量与酸碱预处理的酶解72h纤维素降解率的相关方程分别为:y=O.1029x+ 1.7076;y=O.6778x-17.419,相关系数分别为:0.84和0.91,可见纤维素含量与酶解纤维素降解率有良好的正相关关系,因此通过预处理,有效破坏一年生黑麦草秸秆的纤维素结晶结构,进而把纤维素纯化出来,对于提高酸(碱)解后的进一步酶解有着十分重要的意义。
⑦通过预处理后,采用两种发酵方案,方案1为普通酵母(Saccharomyces cerevisiae)+毕赤酵母(Pichia pastoris),其体积比7:3,试验得出方案1的相对最优发酵条件为:温度37℃,菌株浓度10%,pH 5.5,时间48h,在此条件下酸碱预处理+酶解后发酵的酒精度分别为2.2%和2.1%。方案2为普通酵母+毕赤酵母+黑曲霉(Aspergullus niger),其体积比7:3:2,试验得出方案2的相对最优发酵条件为:温度37℃,菌株浓度12%,pH5.5,时间48h,在此条件下的酒精度分别为2.3%和2.5%。两种方案的原料酒精转化率随着发酵温度的增加、发酵时间的延长、菌株浓度的增加,原料酒精转化率均呈先增加后降低的趋势。
⑧对于酸碱预处理而言,均是发酵方案2的原料酒精转化率相对最高,分别为8.26%和8.19%,二者相差不大,没有达到差异显著水平。本试验是在摇瓶条件下进行的,在种子液培养过程中,菌种接入较大,所以实际酒精产量可能要略小于上述值,具体应用到工业中还需要进一步的探索研究。