玉米秸秆蛋白发酵饲料制备关键技术的研究

【摘要】：自然界中,纤维原料资源丰富,可以将这些纤维资源预处理后生产乙醇燃料、单细胞蛋白等高附加值产品。这不仅充分利用了纤维资源,还能防止纤维原料丢弃、焚烧及预处理后产生废液引发的污染问题。本文主要从玉米秸秆预处理及利用热带假丝酵母发酵处理玉米秸秆预处理产生的废液两个重要方面进行了研究。首先,利用高压蒸煮锅对玉米秸秆进行碱法预处理,通过单因素实验,以保温温度、蒸煮时间、用碱量和固液比为变量,以黑夜中残碱含量、制浆得率及木素去除率为判定指标,确定固液比为1：7、用碱量为14%、保温温度为140℃、蒸煮时间为2h,此时,玉米秸秆的预处理结果最为有效,木素去除率达到最大值85.5%,残碱含量8.1g/L,制浆得率57.8%也较为合理。接下来,以菌体生物量为检测指标,对热带假丝酵母培养基和培养条件进行研究,得到了热带假丝酵母的生长曲线,确定出：1)最佳培养基中各成分及含量为：碳源：葡萄糖20g/L；氮源：酵母膏10g/L；无机盐：MgSO4 lg/L, K2HPO41.25g/L。在这种情况下,细胞生物量可以达到9.436g/L。2)确定最优培养条件为：培养液pH5.5,培养温度28℃,摇床转速为160r/min,接种量为8%。在此培养条件下,最高菌体生物量能达到9.548g/L。热带假丝酵母优化条件较为良好,可以进行后续驯养。在对热带假丝酵母培养基和培养条件优化后,通过设置不同的酸浓度,采用液-液转接方式对菌种进行耐酸性驯化研究,以使它能适应后期废水的生物法处理。通过测定不同酸条件下菌种的生长情况,经过二次驯化、平板分离纯化,最终得到耐酸性较好的菌株S1。以过滤后的蒸煮黑液为原料液,用经过耐酸性驯化的热带假丝酵母发酵处理废液,探讨了热带假丝酵母发酵处理废液的培养基基质成分调节和发酵培养条件对菌体生长和CODcr、BOD5去除率的影响规律。最终确定最佳培养基基质为：磷酸氢二钾1.5g/L,硝酸铵1.0gm,硫酸镁1.0g/L；最佳发酵培养条件为：发酵时间48h,发酵温度28℃,培养液pH5.5。在此条件下,CODcr去除率能达到62.8%,BOD5去除率能达到53.7%,最大菌体生物量为8.583g/L。实验结果为热带假丝酵母发酵生产单细胞饲料奠定了理论研究基础。 【关键词】：玉米秸秆 预处理 热带假丝酵母 驯化 碱法制浆废液
【学位授予单位】：青岛科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S816.6
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-9
• 1 前言9-25
• 1.1 木质纤维素的结构、组成成分及利用情况9-13
• 1.1.1 木质纤维素的结构与组成成分9-10
• 1.1.2 秸秆资源的利用现状及应用前景10-13
• 1.2 植物纤维的预处理方式概述13-16
• 1.2.1 物理法13-15
• 1.2.2 化学方法15-16
• 1.2.3 生物法16
• 1.3 热带假丝酵母简介16-17
• 1.3.1 热带假丝酵母在发酵中的应用16-17
• 1.3.2 热带假丝酵母的应用前景17
• 1.4 木素及其分离降解方式、应用概述17-19
• 1.4.1 木素概述17-18
• 1.4.2 木素分离降解方法18
• 1.4.3 木素的应用18-19
• 1.5 制浆废液概述及处理方式19-21
• 1.5.1 制浆废液概述20
• 1.5.2 制浆废液的处理方式20-21
• 1.6 玉米秸秆蛋白饲料21-22
• 1.6.1 秸秆饲料21
• 1.6.2 秸秆蛋白发酵饲料21-22
• 1.7 研究意义及内容22-25
• 1.7.1 研究意义22-23
• 1.7.2 研究内容23-25
• 2 玉米秸秆的预处理25-37
• 2.1 引言25
• 2.2 实验材料与仪器25-26
• 2.2.1 实验材料25
• 2.2.2 主要试剂25
• 2.2.3 实验仪器25-26
• 2.3 实验内容及方法26-29
• 2.3.1 玉米秸秆中水分的测定26
• 2.3.2 葡萄糖标准曲线的制定26-27
• 2.3.3 玉米秸秆中纤维素、半纤维素的测定27
• 2.3.4 黑液中残碱的测定27-28
• 2.3.5 制浆得率的测定28
• 2.3.6 预处理后浆料中木素含量的测定28
• 2.3.7 玉米秸秆的预处理28
• 2.3.8 温度时间的确定28-29
• 2.3.9 用碱量的确定29
• 2.3.10 固液比的确定29
• 2.4 结果和分析29-36
• 2.4.1 玉米秸秆中水分含量29
• 2.4.2 葡萄糖标准曲线29-30
• 2.4.3 玉米秸秆中纤维素、半纤维素及木素含量的确定30
• 2.4.4 预处理条件的确定30-35
• 2.4.5 最佳条件下处理玉米秸秆及其处理前后主要成分的变化35-36
• 2.5 小结36-37
• 3 热带假丝酵母液态培养条件优化的研究37-51
• 3.1 引言37
• 3.2 实验材料和仪器37-38
• 3.2.1 实验材料37
• 3.2.2 实验试剂37-38
• 3.2.3 实验仪器38
• 3.3 实验方法及实验设计38-40
• 3.3.1 实验方法38-39
• 3.3.2 实验设计39-40
• 3.4 实验结果与分析40-48
• 3.4.1 热带假丝酵母液态培养生长曲线测定40-41
• 3.4.2 热带假丝酵母培养基成分的优化41-46
• 3.4.3 最佳培养基配方46
• 3.4.4 热带假丝酵母培养条件的优化46-48
• 3.4.5 最佳培养条件48
• 3.5 小结48-51
• 4 热带假丝酵母驯化及处理玉米秸秆碱法制浆废液的研究51-65
• 4.1 引言51
• 4.2 实验材料和仪器51-52
• 4.2.1 实验材料51
• 4.2.2 实验试剂51-52
• 4.2.3 实验仪器52
• 4.3 实验方法与实验设计52-54
• 4.3.1 实验方法52-53
• 4.3.2 实验设计53-54
• 4.4 实验结果与分析54-64
• 4.4.1 热带假丝酵母的驯化效果54-56
• 4.4.2 热带假丝酵母驯化结果分析56
• 4.4.3 黑液中主要成分的测定56-57
• 4.4.4 培养基基质成分调节对菌体生长和CODcr、BOD_5去除率的影响57-61
• 4.4.5 最佳培养基基质成分及其添加量61
• 4.4.6 发酵处理条件对菌体生长和CODcr、BOD_5去除率的影响61-63
• 4.4.7 最佳发酵培养条件63
• 4.4.8 最佳条件下处理废液实验分析63
• 4.4.9 发酵液分析63-64
• 4.5 小结64-65
• 5 结论与展望65-67
• 5.1 结论65-66
• 5.2 展望66-67
• 参考文献67-71
• 致谢71-73
• 攻读学位期间发表的学术论文73-75

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