燃料乙醇专用型甘薯品种筛选及乙醇发酵技术研究

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燃料乙醇因具有可再生、燃烧充分、对环境污染小等优点被作为新型替代能源在世界各国推广应用。我国采用发酵法生产燃料乙醇。酵母菌是燃料乙醇生产的关键,菌种的优劣直接影响到乙醇的产量,筛选高产菌株至关重要。目前,我国燃料乙醇生产的主要原料是小麦、玉米等粮食淀粉,以粮食为原料生产燃料乙醇将威胁到我国的粮食安全。非粮作物甘薯因具有产量大、种植面积广、能量产量高等特点可作为新型能源作物。但目前针对燃料乙醇专用型甘薯的研究较少。在我国甘薯淀粉生产燃料乙醇工业主要存在发酵菌株酒精产量低,甘薯淀粉发酵工艺和燃料乙醇专用型甘薯研究较少等问题。为了解决以上问题,本课题进行了酒曲中出发菌株的筛选并对出发菌株进行生理生化实验,用原生质体紫外线诱变技术筛选高产菌株,并对不同品种甘薯进行组织培养研究,摸索甘薯淀粉发酵工艺和筛选燃料乙醇专业型甘薯的研究。结果如下:1.本实验从酒曲中筛选到酵母菌(A4),因其酒精产量较高,故将其作为出发菌株将有可能筛选到酒精产量更高的菌株。2.以安琪耐高温酒酵母(Y1)和酒曲中筛选到的酵母菌(A4)为出发菌株,对它们进行各项生理生化实验,通过得到的实验结果可以了解到出发菌株的特性,这为后续实验的实验条件选择提供了参考。同时得到了出发菌株的生长曲线这为原生质体制备与再生条件研究奠定了基础。3.通过对Y1和A4原生质体制备与再生条件的研究,得到Y1和A4最佳原生质体制备与再生条件为:Y1:菌龄为8h、酶用量为2.5%的蜗牛酶、酶解时间为2h、稳渗剂选用0.7mol/L KC1高渗缓冲液、再生培养基选用KC1再生培养基。A4:菌龄为10h、酶用量为1.5%的蜗牛酶、酶解时间为1.5h、稳渗剂选用0.7mol/LKC1高渗缓冲液、再生培养基选用KC1再生培养基。通过对A4原生质体紫外线诱变及三级筛选,得到较出发菌株提高了28.7%且遗传稳定性好的酵母菌株A4-20。4.以MS为基本培养基,运用正交设计方法,利用植物组织培养技术,成功地建立了6个不同品种甘薯的组织培养快繁技术体系。得出它们的最佳快繁培养基为:徐薯22为MS+0.1mg/LNAA+0.3mg/L6-BA+30g/L蔗糖,其它5个品种均为MS+0.1mg/LNAA+0.1mg/L6-BA+30g/L蔗糖。5.采用L9(34)正交设计法筛选甘薯淀粉最佳发酵工艺,结果为:料水比为1:3,糖化酶用量为300 IU/g,糖化处理1h,初始pH为4.5,发酵时间为96h,接种量为5%,最适发酵温度30℃,添加1%的酵母提取物。并通过发酵实验得出徐薯22、皖薯3号、199031-1可作为燃料乙醇专用型甘薯。通过对A4原生质体紫外线诱变筛选得到酒精产量明显提高的酵母菌株。高产菌株的获得可以充分利用发酵原材料,减少发酵过程中原材料的浪费,使酒精产量增加。甘薯组织培养快繁技术体系的建立可使甘薯在室内快速进行组培苗大量繁殖,从而减少地区及气候等因素对甘薯繁殖的影响,为大面积种植甘薯提供充足的种苗。甘薯淀粉最佳发酵工艺和燃料乙醇专用型甘薯的筛选,使甘薯淀粉生产燃料乙醇更有针对性,可以提高燃料乙醇的产量,进而推动燃料乙醇工业在我国的发展。
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