甜高粱茎秆固态发酵生产燃料乙醇研究.pdf

http://www.paper.edu.cn甜高粱茎秆固态发酵生产燃料乙醇研究康利平刘莉刘萍孙君社＊中国农业大学食品科学与营养工程学院北京(100083）[e-mail]摘要：本文通过研究甜高粱茎秆M-81E固态发酵生产燃料乙醇的主要影响因素确定最优发酵条件为：耐高温酿酒酵母接种量为3％发酵初始基质水分含量为76%添加0.25％CaCl20.25％MgSO4·7H2O40℃发酵24h乙醇得率为6.42g/100g甜高粱茎秆转化率为90.5%残糖含量低于0.3%；添加10FPU/g纤维素酶和10CBU/gβ-葡萄糖苷酶进行同步糖化固态发酵乙醇得率为7.53g/100g甜高粱茎秆与不添加纤维素酶和β-葡萄糖苷酶的相比乙醇得率提高了14.6%。关键词：甜高粱茎秆；固态发酵；燃料乙醇中图分类号：S216.21引言甜高粱（SorghumbicolorMoench.L.）又称糖高粱、芦粟或甜秆既是一种粮食作物、糖料作物又是能源作物。每亩甜高粱产4000~5000Kg富含糖分和纤维的茎秆200~500Kg的粮食籽粒[1]其中70-80%的干重组分可被利用生产燃料乙醇[2]。随着国家对粮食燃料乙醇的限制发展甜高粱燃料乙醇是发展清洁生物能源的重要要途径。固态发酵具有能耗小产物浓度高产生废水少运作费用低等优点[3]。而目前国内外对甜高粱固态发酵生产燃料乙醇的研究仍比较少Mamma[4]等人利用Fusariumoxysporum和Saccharomycescerevisiae混菌糖化发酵甜高粱茎秆利用Fusariumoxysporum产酶水解纤维素和半纤维素等不可溶性糖其发酵周期较长；Bryan[5]对未灭菌甜高粱茎秆进行自然固态发酵副产物较多；宋俊萍[6]等对甜高粱茎秆直接粉碎固态发酵条件进行了研究。本文通过对甜高粱茎秆M-81E粉碎后固态发酵条件进行摸索的同时还探索了纤维素酶对甜高粱茎秆固态发酵的作用充分利用甜高粱茎秆中的可溶性糖和部分纤维素发酵生产燃料乙醇提高乙醇得率。2材料与方法2.1实验材料甜高粱茎秆：品种M-81E产地滨州由山东滨州光华生物能源有限公司提供2006年5月种植10月收割生长期为150天。新鲜甜高粱茎秆中水分含量72.80%总糖含量13.92%粗纤维含量9.61%。耐高温酿酒酵母：中国农业大学发酵工程实验室保存菌种。纤维素酶：湖南尤特尔生化有限公司提供。其中滤纸酶活200FPU/gβ-葡萄糖苷酶酶活69CBU/g。Novozym188：Sigma公司购买其中β-葡萄糖苷酶酶活301CBU/L。斜面保藏培养基：2%葡萄糖1%酵母膏2%蛋白胨0.2%KH2PO40.1%MgSO4·7H2O自然pH值121℃灭菌15min。种子活化培养基：2%葡萄糖1%酵母膏2%蛋白胨自然pH值121℃灭菌15min。-1-http://www.paper.edu.cn2.2实验方法2.2.1固态发酵将甜高粱茎秆粉碎至粒度大小0.1-0.3cm。于121℃灭菌15min。接入培养18h的种子培养基根据发酵条件进行调节塞上发酵栓静止发酵。实验设置两个重复。2.2.2水分含量测定将粉碎后甜高粱茎秆于60℃烘箱中风干至恒重。根据质量差值计算得出水分含量。2.2.3甜高粱茎秆糖分测定粉