花生殼是一種可再生生物資源,由木質(zhì)素、半纖維素和纖維素構(gòu)成。目前,對花生殼木質(zhì)纖維素的利用率極低,這主要是由于木質(zhì)素包裹著纖維素和半纖維素導(dǎo)致其中纖維素難以利用。白腐菌在生物預(yù)處理木質(zhì)纖維素中有非常高的價值,它是目前發(fā)現(xiàn)的唯一一類可直接將木質(zhì)纖維素降解成CO_2和H_2O的真菌。鑒于樺褐孔菌屬于白腐菌,本論文比較研究了樺褐孔菌液體發(fā)酵和固體發(fā)酵對花生殼的降解模式及樺褐孔菌預(yù)處理后花生殼的糖化效果,明確了在不同發(fā)酵方式下花生殼中木質(zhì)纖維素的降解規(guī)律、樺褐孔菌木質(zhì)纖維素降解酶的產(chǎn)生規(guī)律,以及發(fā)酵后花生殼纖維素的利用率。本論文采用van Soest化學(xué)分析法測定了液體/固體發(fā)酵方式下花生殼中的木質(zhì)素、半纖維素、纖維素的動態(tài)降解率,利用傅立葉紅外光譜(FTIR)、X射線衍射(XRD)、掃描電鏡(SEM)對其木質(zhì)纖維素降解過程中的化學(xué)結(jié)構(gòu)、結(jié)晶度及表面結(jié)構(gòu)進行了表征,并研究了液體發(fā)酵和固體發(fā)酵樺褐孔菌木質(zhì)纖維素降解酶與木質(zhì)纖維素降解率之間的關(guān)系,通過糖化實驗對比液體/固體發(fā)酵后花生殼纖維素的利用率。結(jié)果表明:1、花生殼降解模式比較:液體發(fā)酵和固體發(fā)酵12天后花生殼中木質(zhì)素的降解率分別為:62.11%,33.86%;半纖維素的降解率分別為:58.50%,45.04%;纖維素的降解率分別為:57.69%,28.29%。在液體發(fā)酵的前期花生殼中木質(zhì)素的降解率小于纖維素的降解率,對于花生殼沒有選擇性降解;而在整個固體發(fā)酵發(fā)酵周期中花生殼中的木質(zhì)素降解率始終大于纖維素,對于花生殼具有一定的選擇性降解。2、化學(xué)組成、纖維素結(jié)晶度、表面結(jié)構(gòu)變化:通過花生殼木質(zhì)纖維素FTIR特征峰吸收值的變化,進一步確定樺褐孔菌固體發(fā)酵花生殼具有一定的選擇性。XRD結(jié)果顯示,液體/固體發(fā)酵花生殼中的木質(zhì)纖維素的結(jié)晶度呈現(xiàn)一定程度的下降趨勢,分別從50.3%降至40.66%、43.67%,說明樺褐孔菌能降解花生殼中纖維素的結(jié)晶區(qū),這將有利于纖維素的進一步降解利用。SEM結(jié)果顯示樺褐孔菌液體發(fā)酵和固體發(fā)酵降解花生殼表面均出現(xiàn)各種裂縫、孔洞、斷層等降解區(qū)域,進一步驗證了樺褐孔菌對花生殼中木質(zhì)纖維素的降解作用。3、木質(zhì)纖維素降解酶產(chǎn)生規(guī)律:樺褐孔菌液體發(fā)酵花生殼產(chǎn)木質(zhì)素降解酶LiP和MnP的酶活力均高于固體發(fā)酵,液體發(fā)酵的LiP和MnP最高酶活力分別為1532.26U/g和2038.46U/g,是固體發(fā)酵LiP和MnP酶活力的4.52倍和4.48倍;MnP酶活力都要高于LiP酶活力,木質(zhì)素酶的產(chǎn)生都在前期,且液體發(fā)酵產(chǎn)生的時間早于固體發(fā)酵,這與測定花生殼中三種成分降解的一致。液體發(fā)酵花生殼產(chǎn)纖維素酶總體上高于固體發(fā)酵,其中液體發(fā)酵的FPA和CMC最高酶活力分別為5.28U/g,22.6U/g,分別是固體發(fā)酵的1.1倍和1.8倍。FPA和CMC酶的酶活力均在后期達到最大,固體發(fā)酵和液體發(fā)酵產(chǎn)FPA酶和CMC酶的規(guī)律差異性不大。而液體/固體發(fā)酵產(chǎn)β-葡萄糖苷酶的變化趨勢有一定的差別,首先液體發(fā)酵β-葡萄糖苷酶最大酶活力為22.2U/g,是固體發(fā)酵的2.2倍;其次液體發(fā)酵中β-葡萄糖苷酶的酶活力先升高再趨近平穩(wěn),固體發(fā)酵在第8天中達到最高,其余時間都比較低,在固體發(fā)酵的前期幾乎沒有酶活力。4、糖化效率:經(jīng)樺褐孔菌粗酶液糖化處理,未預(yù)處理的花生殼糖化后總還原糖含量為104.59mg/g,而經(jīng)液體發(fā)酵樺褐孔菌預(yù)處理的花生殼糖化后只有49.68mg/g,固體發(fā)酵預(yù)處理后的花生殼糖化后的總還原糖的含量上升到119.9mg/g。液體發(fā)酵前期木質(zhì)素降解速率小于纖維素降解速率,到后期木質(zhì)素降解速率大于纖維素降解速率,由于纖維素大部分被降解了,所以總還原糖含量降低。固體發(fā)酵中木質(zhì)素的降解率一直大于纖維素降解率,所以糖化后總還原糖含量呈現(xiàn)上升。我們得出結(jié)論:樺褐孔菌液體發(fā)酵花生殼利于木質(zhì)纖維素降解酶的產(chǎn)生,對花生殼木質(zhì)纖維素的降解率高,但是不利于花生殼中纖維素的糖化利用;固體發(fā)酵利于花生殼中纖維素的利用。
【學(xué)位單位】：浙江理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TQ914.3;TQ920.6
【部分圖文】：

工大學(xué)碩士學(xué)位論文 樺褐孔菌液體發(fā)酵和固體發(fā)酵對花生殼的降解模式、產(chǎn)酶規(guī)律及糖化研究第一章 緒論質(zhì)纖維素降解轉(zhuǎn)化利用研究現(xiàn)狀 木質(zhì)纖維素簡介木質(zhì)纖維素是一類可再生的天然高分子化合物，其在自然界中含量非常的主要是由木質(zhì)素、纖維素、半纖維素組成，其結(jié)構(gòu)如下圖 1.1。木質(zhì)纖維存在植物當(dāng)中，由植物通過光合作用產(chǎn)生，全球每年的產(chǎn)量為 1730 億 t，含的能量大約為 2×1018kJ，是全世界每年消耗能量的 10 倍[1]。木質(zhì)纖維通過水解轉(zhuǎn)化成多糖，而多糖是轉(zhuǎn)化成工業(yè)乙醇、甲醇等能源的關(guān)鍵原對木質(zhì)纖維素材料的高效利用有助于緩解能源危機問題。

圖 1.2 纖維素基本結(jié)構(gòu)木質(zhì)素存在于植物細(xì)胞壁中，是一種可再生資源，在自然界中的含量纖維素。木質(zhì)素是構(gòu)成木質(zhì)纖維素的基本骨架，纖維素和半纖維素填充在木質(zhì)素是由三種木質(zhì)素基本結(jié)構(gòu)--愈創(chuàng)木基結(jié)構(gòu)、紫丁香基結(jié)構(gòu)和對羥苯(如下圖 1.3 所示)，通過任意組合共聚化形成不均勻的、無眩光性的聚合木質(zhì)素的結(jié)構(gòu)緊密和半纖維素共同包裹著纖維素形成了木質(zhì)纖維素的天屏障，又由于它獨有的性質(zhì)使得木質(zhì)素對于大多數(shù)的微生物降解具有抵抗礙了微生物和纖維素酶對纖維素的降解，降低了纖維素的利用率。不同植木質(zhì)素含量差異性較大，大部分植物中木質(zhì)素含量在 15%-30%之間。且物中木質(zhì)素的含量要高于草本植物[8]。

維素乙醇為例，工業(yè)上制取纖維素乙醇主要經(jīng)過四個步驟：預(yù)處醇蒸餾。首先要對其進行預(yù)處理，破壞其木質(zhì)素的保護結(jié)構(gòu)，晶度及聚合結(jié)構(gòu)，提高木質(zhì)纖維素的利用效率[11,12]。其次是向其制劑將纖維素水解成單糖或者低聚糖。再者是利用纖維素水解的醇，最后對制得的粗乙醇進行蒸餾提純。在整個制取的過程中預(yù)步，未經(jīng)預(yù)處理的木質(zhì)纖維素原料，其水解率低于理論值的 20%的水解率可達理論值的 90%以上[13]。所以要提高木質(zhì)纖維素的找到一種高效環(huán)保的預(yù)處理方法。質(zhì)纖維素預(yù)處理方法質(zhì)纖維素的預(yù)處理主要是脫除木質(zhì)素，降低纖維素的結(jié)晶度和聚的比表面積(如下圖 1.4 所示)，主要的預(yù)處理方法有物理法、化法、生物法。

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6 ;慶豐霉素的研究 Ⅲ.慶豐霉素的固體發(fā)酵生產(chǎn)[J];微生物學(xué)報;1975年04期

7 尹莘耘;多效霉素固體發(fā)酵規(guī)律的研究[J];抗生素;1982年03期

8 莫錫榮;;固體發(fā)酵與產(chǎn)品分離相結(jié)合的新型生物反應(yīng)器[J];化學(xué)反應(yīng)工程與工藝;1988年02期

9 蘇;;甜菜粕固體發(fā)酵生產(chǎn)蛋白質(zhì)[J];江蘇食品與發(fā)酵;1989年03期

10 莊毅;;藥用真菌的固體發(fā)酵[J];中國藥學(xué)雜志;1991年02期

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本文編號：2814774