玉米芯半纤维素水解液发酵法生产木糖醇的研究
木糖醇是一种五碳糖醇，甜度与蔗糖相当，是所有食用糖醇中生理活性最好的品种，可作为一种高效的功能性营养添加剂，具有抗龋齿、不易引起血糖波动、改善肝脏功能、减肥等优异特性，除此之外还可以广泛用于化学工业、食品工业、农业等诸多领域。因为木糖醇独特的生理功能近些年成为了紧俏的糖基化学品，需求远远大于供给，市场前景可观。利用农业废弃物生物质资源，采用生物法制备木糖醇反应条件温和、生产成本低廉，工艺安全，操作过程简单，耗能小，低污染，能够实现经济利益，也能做到节能减排，实现可持续发展的需求，是最有优势和前景的生产方法。
本实验选择近平滑假丝酵母作为原始菌种发酵生产木糖醇，通过诱变驯化得到高产且耐受性好的菌株，以商品木糖为底物发酵生产木糖醇，初步探寻相关工艺参数，再以半纤维素水解液为底物优化培养基配比，探索最佳发酵条件。主要工作内容如下:
(1)考察不同诱变方式下近平滑假丝酵母菌株发酵生产木糖醇的产量，确定最佳诱变方法:等离子体诱变时间4 min，筛选出的菌株发酵生产木糖醇产量为73.28 g/L，比未诱变组产量提高了26.6％，且残糖很少。其次对菌株进行适应高浓度底物木糖和高浓度高温蒸煮液的驯化，菌体经过高浓度木糖驯化后，以130 g/L的底物木糖条件木糖醇转化率可达到67.12％，菌体经过高浓度高温蒸煮液驯化后发酵木糖醇浓度达到66.77g/L，得到对于高浓度木糖和高温蒸煮液可以耐受的优良菌株。
(2)优化了优势菌株以商品木糖为底物发酵生产木糖醇的工艺。通过单因素实验和正交实验确定了木糖醇最佳发酵条件:温度30℃，装液量50 mL，种龄24 h，初始PH6.0，接种量10％，初始木糖浓度100 g/L，转速为2步控制0-24 h为200 rpm，24-72h为150 rpm。各因素对发酵的影响顺序:初始PH＞转速＞初始木糖浓度＞接种量＞温度＞装液量＞种龄。
(3)针对高温蒸煮液中主要的抑制物进行了单因素添加量对发酵影响的考察，得到了最显著抑制物的浓度，分别为乙酸1.2 g/L，丁香酸6.0g/L，香草酸12.0 g/L，糠醛2.1 g/L，丁香醛4.0 g/L。随后在复配培养基中对菌种进行驯化和选育，驯化后的菌种木糖醇浓度为68.21 g/L，产量和对照组比较提高了36.82％，残糖量也大大减少了。其次运用响应面统计学方法对发酵培养基进行优化，得到最优的培养基木糖浓度100g/L，氮源、总无机盐浓度各8g/L。再通过单因素实验考察了以高温蒸煮液为底物发酵的关键因素，结合商品木糖底物的优化工艺，最终确定高温蒸煮液上罐发酵条件:温度30℃，种龄24 h，初始PH6.0，接种量10％，初始蒸煮液浓度100 g/L，两步调节转速控制溶氧，以流加补料方式进行发酵生产木糖醇。最后在2.5L发酵罐中进行放大实验，最终发酵结果:木糖醇73.49 g/L，残糖浓度2.12 g/L，菌浓度19.73 g/L。
木糖醇;假丝酵母;半纤维素水解液;高温蒸煮;驯化选育
北京化工大学
硕士
化学工程与技术
袁其朋
2013
中文
TQ223.165
86
2013-12-31（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）