【摘 要】
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我国作为甘蔗种植大国,拥有丰富的甘蔗渣资源,但其利用技术水平和利用率很低,绝大多数都被用于锅炉燃烧,既浪费资源也污染环境。甘蔗渣富含纤维素及半纤维素,经过水解后生成的单糖可用于发酵工业原料,甘蔗渣的高效酶法水解则是实现这一应用的前提和基础。但是,现有相关酶制剂虽然可以酶解甘蔗渣,但用酶量极高,无法实现其经济可行性。如何降低甘蔗渣酶法糖化成本,是实现甘蔗渣作为生物发酵等工业原料的关键问题之一。为此,
【基金项目】
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国家重点研发计划政府间国际科技创新合作重点专项2018YFE0100400
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我国作为甘蔗种植大国,拥有丰富的甘蔗渣资源,但其利用技术水平和利用率很低,绝大多数都被用于锅炉燃烧,既浪费资源也污染环境。甘蔗渣富含纤维素及半纤维素,经过水解后生成的单糖可用于发酵工业原料,甘蔗渣的高效酶法水解则是实现这一应用的前提和基础。但是,现有相关酶制剂虽然可以酶解甘蔗渣,但用酶量极高,无法实现其经济可行性。如何降低甘蔗渣酶法糖化成本,是实现甘蔗渣作为生物发酵等工业原料的关键问题之一。为此,本文以商品酶为基础,通过遴选新的纤维素水解酶以补充现有商品酶在水解甘蔗渣时的不足,进一步研究并优化甘蔗渣酶解工艺技术,评价甘蔗渣水解液应用于工业发酵的可行性。获得如下主要结果:（1）现有商品酶水解甘蔗渣不具经济可行性,需补充新的纤维素水解酶。以商品酶水解甘蔗渣,在水解率达到90%以上时,纤维素酶的用量需要添加到30000 U/g或木聚糖酶的添加量需要达到25000 U/g甘蔗渣。进一步以商品酶为基础,对黑曲霉纤维素水解酶系进行遴选,从中筛选出β-葡萄糖苷酶BgA和外切葡聚糖酶CbhC,具有很好的辅助商品酶对甘蔗渣的水解作用。（2）补加BgA和CbhC后,复合酶能够高效水解甘蔗渣。通过实验确定,木聚糖酶添加量为1000 U/g下,添加12000 U/g BgA和0.175 U/g CbhC,50℃和p H 5.0条件下水解60 h,甘蔗渣中纤维素与半纤维素的水解率分别达到90.16%和95.65%。经过酶复配后,在降低用酶成本的前提下,可以满足甘蔗渣酶解要求。（3）甘蔗渣酶解液能够满足其用于乙醇发酵的质量要求。以上述建立的甘蔗渣酶解复合酶制剂及其酶解工艺制备甘蔗渣水解液,以此为碳源在5 L发酵罐中进行了乙醇发酵试验,发酵结束时生成了30.3 g/L乙醇,糖醇转化率达到42.53%,底物总转化率为12.63 g/100 g甘蔗渣;同步实现了木糖回收,木糖回收率为74.33%,木糖纯度为94.83%。
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