同步糖化发酵纤维素转化乙醇高产菌株选育及工艺研究

纤维素是地球上最丰富、最廉价的可再生资源。利用生物技术将纤维素转化成乙醇，具有重要的社会及经济意义。本文对纤维素酶高产菌株的选育、纤维原料的预处理、纤维素酶解糖化、酵母菌株的诱变选育，以及SSF纤维素转化乙醇工艺参数优化等方面进行了研究。 通过透明圈法、固体发酵法及菌种拮抗关系，研究了优良稳定的五种真菌的特性，并构建了高产纤维素酶二元混菌体系。结果表明，黑曲霉3.316和绿色木霉3.2942组合菌株生产的纤维素酶活力显著高于其它菌组合（P＜0.05），其最优菌种配比为1：1。 在实验室规模上，研究了纤维素秸秆的稀碱水解工艺，在121℃、10min、固形物含量8.33％、2％NaOH的条件下，可使木质素去除率达88.57％，纤维素保留率为90.14％。 采用固体发酵工艺，针对绿色木霉和黑曲霉的混菌体系，对纤维素酶生产过程中的主要工艺参数进行了优化，研究了底物配比、颗粒度、起始pH、料水比和时间对组合菌种产CMC酶活力和FPA酶活力的影响。其最佳产酶条件：秸秆颗粒度0.246mm，底物配比1：4，培养基起始pH5，料水比1：3.5。以最优方案作优化培养，确定FPA酶活力最佳培养时间5d，酶活力达14.05U／g，CMC酶活力最佳培养时间7d，酶活力达29.40U／g。较单一菌株绿色木霉产生的纤维素酶活力分别提高了48.92％和43.49％。用此纤维素酶酶解预处理后的纤维素秸秆，总还原糖与戊糖得率分别为62.95％和21.73％。纸层析和高效液相色谱分析显示，单糖组分主要是葡萄糖和木糖。 采用紫外线诱变，分离、筛选、驯化培养出一株高效戊糖和己糖乙醇发酵菌株UV2。连续传代10次发酵性能无明显变化，表明菌株具有一定的遗传稳定性。 采用同步糖化发酵法（SSF）优化乙醇生产工艺，结果表明，适宜的发酵工艺条件为：发酵温度38℃，发酵时间72h，纤维素酶用量20U／g，诱变菌株菌悬液的接种量10％。在此条件下进行乙醇发酵试验，乙醇转化率可达0.368g／g底物。比优化前的乙醇转化率提高了10.60％，较出发菌株提高了36.14％。