低压蒸汽爆破玉米秸秆成份分析及其发酵特性研究

【摘要】：蒸汽爆破技术预处理使玉米秸秆的成分发生变化,这些变化可使得玉米秸秆资源获得更广泛的应用。本文对低压蒸汽爆破的玉米秸秆成分进行了分析,并且分别以汽爆玉米秸秆、水洗汽爆玉米秸秆、未处理玉米秸秆为底物进行木聚糖酶固体发酵研究,并以汽爆秸秆为底物进行了黑曲霉固体发酵产木聚糖酶的条件优化。研究结果如下： 1.进行了低压蒸汽爆破处理的玉米秸秆成分分析。采用1MPa10min对玉米秸秆进行了低压蒸汽爆破,并对汽爆破秸秆进行了40℃恒温水提。水提取物分析结果显示：水提取物中含有较多的水溶性糖,占秸秆总重量的11.27%；而未处理的玉米秸秆温水提取物中的水溶性糖仅占秸秆总重量的0.9%。汽爆处理玉米秸秆后产生的水溶性糖的含量增加大约12倍。采用高效液相色谱法对产生的水溶性糖的分子量及单糖组成成分进行了分析和测定。分子量分析结果显示：汽爆后的玉米秸秆中水溶性糖分子的分子量集中在1000-200,000之间,分子量超过1万的多糖占水溶性糖总量的68%以上。与玉米秸秆中的水溶性糖对比显示,汽爆后秸秆中水溶性糖的分子量分布范围更广。对这些水溶性糖的单糖组成成分的分析和测定结果显示：汽爆处理后产生的水溶性多糖及低聚糖由葡萄糖、木糖、甘露糖、鼠李糖及阿拉伯糖组成,其中葡萄糖与木糖比例分别为40.17%及34.12%,显示水溶性糖中纤维素及木聚糖的分解产物占较高比例。 2.对汽爆玉米秸秆的黑曲霉固体发酵产木聚糖酶的特性进行了研究。结果显示,以汽爆玉米秸秆为底物时产酶量与玉米秸秆为底物相比提高了28.28%,而水洗后的汽爆秸秆为底物时酶活仅为未水洗的43.3%。单因素及正交实验对其发酵产木聚糖酶的条件的优化结果为：最佳氮源硫酸铵,最适汽爆秸秆的颗粒大小0.5cm,最佳培养时间96h,最适固液比1：4(W/V),培养温度25℃,初始pH5.5,最适接种量1mL(106个/mL),麸皮秸秆比1：4。以优化后的最佳发酵条件进行木聚糖酶固体发酵,酶活可达到3526.772IU/g,为未优化前的3.28倍。 【关键词】：蒸汽爆破 玉米秸秆 水溶性糖 木聚糖酶 固体发酵
【学位授予单位】：东北师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TQ353.42;TQ920.6
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-6
• 目录6-8
• 第一节 引言8-18
• 1.1 蒸汽爆破技术8-13
• 1.1.1 蒸汽爆破技术的发展历史8-9
• 1.1.2 蒸汽爆破技术的机理9-12
• 1.1.3 蒸汽爆破技术的应用12-13
• 1.2 寡糖的分布、种类、功效及应用13-14
• 1.2.1 寡糖的种类及分布13
• 1.2.2 寡糖对人类健康的影响13-14
• 1.2.3 寡糖对动物健康的影响14
• 1.3 木聚糖酶的性质及应用14-16
• 1.3.1 木聚糖酶的性质14-15
• 1.3.2 木聚糖酶的应用15-16
• 1.4 本实验的研究目的及意义16-18
• 第二节 汽爆玉米秸秆水溶性糖组分的成份分析18-25
• 2.1 实验材料18
• 2.1.1 实验药品18
• 2.1.2 实验仪器18
• 2.2 实验方法18-19
• 2.2.1 汽爆玉米秸秆制备方法18
• 2.2.2 汽爆玉米秸秆水溶性糖的提取18
• 2.2.3 汽爆玉米秸秆水溶性糖含量测定18-19
• 2.3 水溶性糖分子量分布19
• 2.4 水溶性糖的单糖组成分析19-20
• 2.4.1 完全酸水解19
• 2.4.2 1-苯基3-甲基-5-呲唑啉酮(PMP)衍生化19-20
• 2.4.3 HPLC分析方法20
• 2.5 实验结果与讨论20-24
• 2.5.1 糖含量测定20-21
• 2.5.2 水溶性糖分子量分布21-22
• 2.5.3 水溶性粗糖的单糖组分分析22-24
• 2.6 实验小结24-25
• 第三节 汽爆玉米秸秆为底物的木聚糖酶固体发酵研究25-44
• 3.1 实验材料与仪器25-26
• 3.1.1 实验材料25
• 3.1.2 实验试剂25
• 3.1.3 培养基25
• 3.1.4 实验仪器25-26
• 3.2 实验方法26-29
• 3.2.1 黑曲霉SD-03菌株的活化与保存26
• 3.2.2 固体发酵26
• 3.2.3 粗酶液的制备26
• 3.2.4 木糖标准曲线的绘制26-27
• 3.2.5 木聚糖酶的酶活力测定27
• 3.2.6 汽爆玉米秸秆与玉米秸秆固体发酵产酶对比27
• 3.2.7 固体发酵产酶条件的优化27-28
• 3.2.8 正交实验28-29
• 3.2.9 采用优化培养基的发酵产酶结果29
• 3.3 实验结果与讨论29-42
• 3.3.1 木聚糖标准曲线的绘制29
• 3.3.2 汽爆玉米秸秆与玉米秸秆固体发酵对比研究29-30
• 3.3.3 发酵产酶条件的优化30-37
• 3.3.4 正交实验37-42
• 3.4 采用优化后发酵条件的产酶结果42-43
• 3.5 实验小结43-44
• 结语44-45
• 参考文献45-48
• 致谢48

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