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酒精是一种重要的原料,广泛应用于工、医、食品等行业。酒精可作为燃料部分或全部替代汽油,是解决传统能源枯竭等问题的有效途径。玉米芯具有廉价、丰富、可再生等特点,以其为原料生产燃料乙醇对加快农作物资源利用、解决环境污染、缓解能源危机、加快新农村建设等具有重大深远的意义。本实验将粉碎成块状的玉米芯用硫酸喷洒浸润并进行蒸汽水解,萃取脱除其中的半纤维素成分后,进行纤维素酶解。采用三级逆向萃取技术得到高比例己糖酶解液,利用复合诱变后的酵母菌株发酵生产酒精并优化其发酵条件。
按15:1的固液比向粉碎成1-2 cm3的玉米芯喷洒15%硫酸浸润过夜,100℃常压蒸汽水解3h,反复萃取除去其中戊糖。向经过预处理的玉米芯中添加纤维素酶,通过单因素及正交试验确定酶解最佳条件。在单级水解的基础上采用三级逆向萃取方式获得高比例己糖酶解液。
将实验室保存菌株紫外-硫酸二乙酯复合诱变后进行耐高糖、耐高酒精筛选,得到酒精产率高、抗逆性强的HF2.13。利用无机盐、工农业副产物优化发酵培养基,确定最佳发酵条件,并确定最佳的补料发酵方式。
玉米芯预处理后,戊糖脱除率达86.19%。酶解的最佳条件为:酶用量40U/g、温度50℃,摇床转速140r/min。经三级逆向萃取酶解后,酶解液糖浓度达到了10.26%,比工业稀酸水解液糖浓度提高了105%。
以HF2.13为菌种,玉米淀粉酶水解液为培养基进行发酵,酒精产率比原始菌株提高了37.05%。在玉米芯酶解液的基础上,利用玉米淀粉酶解糖液调节糖浓度至30%,在适宜条件下,结合Plackett-Burman设计和中心组合设计确定添加0.045%的MgSO4、0.135%的KH2PO4和7.34%的豆粕水解液优化发酵培养基,间歇补料分批发酵72h酒精产率为11.4%(v/v)。