论文部分内容阅读
丁二酸是一种重要的平台化合物,在医药、农药、染料、食品、食品添加剂、防腐剂、聚合物等领域应用广泛。酿酒工业有近亿吨的白酒酒糟副产物,极易腐烂变质造成环境污染。酒糟中含有纤维素、淀粉等,可以资源化利用。研究利用白酒酒糟发酵生产丁二酸,对于丁二酸生产的原料拓展和酒糟的资源化利用具有积极意义。本文对酒糟及去稻壳酒糟的成分、水解方法和利用酒糟及去稻壳酒糟发酵生产丁二酸进行了研究。具体结果如下:分析酒糟的组成成分,酒糟中含有粗蛋白17.15%,粗纤维37.91%(其中木质素10.68%,纤维素19.34%,半纤维素7.89%),粗脂肪6.02%,无氮浸出物39.76%,灰分9.16%,淀粉12.35%。分别利用纤维素酶水和纤维二糖酶水解8h、α-淀粉酶水解1h和糖化酶水解4h,酒糟纤维素和淀粉水解率分别达到44.04%和92.26%;既水解纤维素又水解淀粉,先水解组分产生的糖会对后水解组分的水解起抑制作用。以酒糟为原料利用琥珀酸放线杆菌Actinobacillus succinogenes F3-21发酵生产丁二酸,采用分步糖化发酵,酒糟最适浓度为400g/L(固液比1:2.2,W/V,g/mL),可水解得到还原糖58.3g/L,丁二酸产量为28.8g/L,采用同步糖化发酵酒糟最适浓度为240g/L(固液比1:2.7,W/V,g/mL),丁二酸产量为32.0g/L。相比之下丁二酸浓度提高了37.3%,丁二酸对酒糟产率从72mg/g酒糟增加到133mg/g酒糟,酵母膏对酒糟发酵生产丁二酸无影响,无需外源添加氮源。放大到3L发酵罐,丁二酸产量为32g/L。去稻壳酒糟中含有粗蛋白24%,粗纤维5.5%,粗脂肪7.5%,无氮浸出物55%,灰分8%,淀粉33%。利用α-淀粉酶和糖化酶水解去稻壳酒糟,α-淀粉酶和糖化酶的最佳用量分别为90U/g、73U/g去稻壳酒糟,其中淀粉水解率为86%。以去稻壳酒糟为原料利用A. succinogenes F3-21发酵生产丁二酸,去稻壳酒糟最佳用量为180g/L(固液比1:4.4,W/V,g/mL),丁二酸产量为37.3g/L,产率为205mg/g去稻壳酒糟。酵母膏对去稻壳酒糟发酵丁二酸产量影响不大,生物素对丁二酸产量影响较大,200μg/L生物素可得到最大丁二酸产量37.2g/L,硫胺素对丁二酸产量没有影响。在3L发酵罐上比较了Mg(OH)2和NaOH组合、饱和Na2CO3、饱和NaHCO3、MgCO3作为pH调节剂对丁二酸产量的影响,Na2CO3可代替MgCO3作为pH调节剂。