新型木質纖維原料酶解發酵集成技術的套用基礎研究

《新型木質纖維原料酶解發酵集成技術的套用基礎研究》是依託南京林業大學，由勇強擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：新型木質纖維原料酶解發酵集成技術的套用基礎研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：勇強
• 依託單位：南京林業大學

中文摘要

本項目針對木質纖維原料製取燃料乙醇研究中存在的過程高效性和低運行成本難以統一的問題，運用系統論的思想方法，對關鍵技術過程合理整合，實現木質纖維原料製取燃料乙醇關鍵過程（酶解、發酵）的高效性和集成技術生產成本的最小化相統一。提出基於低底物濃度酶解-固液分離-清液濃縮發酵-酶解渣固態發酵的新型纖維素酶解發酵集成技術的思路，通過對集成技術中低底物濃度酶解、纖維素酶組分在酶解渣上的吸附行為、含發酵抑制物質的濃縮糖液發酵、酶解渣固態發酵、基於添加β-葡萄糖苷酶的酶解渣固態發酵輔助技術及酶解渣固態發酵複雜體系中纖維素水解機制、水解動力學和乙醇發酵動力學的研究，建立新型纖維素酶解發酵集成技術的技術方法和工藝，並闡明集成技術關鍵過程的反應機制和動力學行為。研究成果可為木纖維原料製取燃料乙醇的產業化開發提供依據。

結題摘要

本項目建立了蒸汽爆破預處理玉米秸稈“低底物濃度纖維素酶水解、高糖發酵和酶解渣固態發酵”集成技術，並開展了酶解渣固態發酵機理和動力學的研究。低底物濃度纖維素酶水解可獲得高纖維素酶水解得率；濃度200g/L葡萄糖的乙醇發酵可獲得高的乙醇濃度，有利於降低後續乙醇蒸餾成本；酶解渣固態發酵中的纖維素同步糖化發酵提高了纖維素和乙醇的轉化率，從而提高了單位原料的乙醇產量。175 g蒸汽爆破玉米秸稈在底物質量濃度100 g/L，纖維素酶用量20 FPIU/g（以纖維素計）、β−葡萄糖苷酶用量3IU/g（以纖維素計）下酶解48 h，酶解得率為74.89 %；酶解液經固液分離，上清液濃縮用於高糖濃清液發酵，葡萄糖利用率為99.56%，乙醇得率為理論得率的94.50 %；酶解渣經釀酒酵母於酵母用量為每克酶解渣2×106個、30 ℃下固態發酵24 h再變溫至36 ℃發酵42 h，反應體系中乙醇質量為11.59 g。175g蒸汽爆破玉米秸稈經低底物濃度水解、高濃清液發酵、酶解渣固態發酵過程獲得36.49 g乙醇，乙醇轉化率為0.209g/g蒸汽爆破玉米秸稈。