发酵甜高粱秸秆高产酒精酵母菌株的筛选与优化

【摘要】： 在综述了我国及世界能源现状和利用甜高粱秸秆生产乙醇在内蒙古地区的优势基础上,本文主要研究了利用低能N+离子束注入技术对酒精生产菌——酵母菌进行诱变处理,选育发酵基质的酒精产量提高的正突变菌株,为利用甜高粱秸秆发酵生产酒精的进一步产业化奠定基础。主要研究内容如下: 1、用低能N+离子束注入技术选育高产酒精的酵母菌。首先研究了在能量10keV下,不同剂量的低能N+离子注入酵母菌对存活率和突变率的影响。其存活率曲线符合经典的“马鞍型”曲线。重点考察了不同剂量N+注入酵母菌生产菌的诱变率以及与酒精产量的关系。当能量为l0keV,注入剂量为70、90×2.6×1013N+ion/cm2时,酵母菌的存活率为20%左右,正负突变率分别为50%左右;在此注入剂量下,进行多次离子注入诱变和大量筛选,获得两株稳定高产菌株12#-70-11、12#-90-A1,传代3次后其遗传稳定性较好,甜高粱汁发酵液的酒精含量分别提高了0.60%和2.92%。且诱变后的正突变菌株的发酵速率快于出发菌株。 2、正突变菌株12#-70-11、12#-90-A-1和出发菌株12#,经三因素四水平正交试验方法,得到发酵最佳工艺条件为:发酵温度为30℃,发酵液pH值为4.5,接种量为7%,发酵液的酒精含量分别为5.13%、5.02%和5.10%,残糖含量分别为0.32%、0.32%和0.08%。 3、在最佳发酵条件下,分别进行液体和固体发酵,结果显示:液体发酵和固体发酵终了时,正突变菌株的发酵液(基质)酒精含量较出发菌株有一定的提高,说明利用离子束诱变技术选育适于发酵内蒙古地区甜高粱秸秆生产酒精的酵母菌是有效的。 【关键词】：甜高粱 酵母菌 低能N~+束注入 酒精 发酵工艺
【学位授予单位】：内蒙古农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：TQ223.122
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 1 引言7-18
• 1.1 燃料乙醇研究现状7-9
• 1.1.1 世界能源现状7
• 1.1.2 可再生能源的研究和利用现状7-8
• 1.1.3 燃料乙醇的研究与发展现状8-9
• 1.2 甜高粱秸秆发酵生产燃料乙醇现状9-11
• 1.2.1 甜高粱的生物学特性9
• 1.2.2 甜高粱秸秆发酵生产燃料乙醇现状9-10
• 1.2.3 甜高粱生产燃料乙醇工艺10-11
• 1.3 酵母菌11-14
• 1.3.1 酵母菌概述11-12
• 1.3.2 酵母菌的形态、菌落及其细胞构造12-13
• 1.3.3 酵母菌的繁殖方式13
• 1.3.4 酵母菌的分布13
• 1.3.5 酵母菌酒精发酵机理及发酵基质13-14
• 1.4 酵母菌育种研究进展14-15
• 1.4.1 传统的酵母菌育种技术14
• 1.4.2 新型酵母菌育种技术14-15
• 1.5 低能离子束注入诱变育种研究15-16
• 1.6 菌种选育研究中存在的问题16
• 1.7 本课题的研究意义、内容和拟解决的问题16-18
• 1.7.1 本课题的研究意义16-17
• 1.7.2 研究内容及技术路线17
• 1.7.3 拟解决的关键问题17-18
• 2 材料与方法18-25
• 2.1 材料18-19
• 2.1.1 原料、菌种18
• 2.1.2 主要试剂、仪器和培养基18-19
• 2.2 方法19-25
• 2.2.1 试验操作方法19-24
• 2.2.2 分析方法24-25
• 3 结果与分析25-40
• 3.1 出发菌株分离结果和生理特性结果25-27
• 3.2 出发酵母菌12#的生长曲线27-28
• 3.3 低能氮离子注入诱变酵母菌的最佳参数28-29
• 3.4 高产菌株的筛选结果29-30
• 3.5 高产菌株的遗传稳定性结果30
• 3.6 正突变菌株的生理特性结果30-31
• 3.6.1 热死温度的测定结果30-31
• 3.6.2 酵母菌耐酒精能力的测定结果31
• 3.6.3 糖类发酵试验结果31
• 3.7 高产菌的发酵特性结果31-32
• 3.8 正交试验优化发酵工艺条件结果32-36
• 3.9 高产菌株实验室发酵试验36-40
• 3.9.1 甜高粱秸秆和汁液的成分分析36
• 3.9.2 高产菌株液体发酵试验36-38
• 3.9.3 高产菌株固体发酵试验38-40
• 4 讨论与结论40-44
• 4.1 讨论40-43
• 4.1.1 甜高粱秸秆、汁液成分分析40
• 4.1.2 干燥和真空条件对酵母菌存活率的影响40
• 4.1.3 关于马鞍形曲线40-41
• 4.1.4 低能氮离子束诱变后菌种的筛选41
• 4.1.5 离子束诱变后菌种的稳定性41-42
• 4.1.6 固体发酵和液体发酵工艺的优化42-43
• 4.2 结论43-44
• 5 展望44-45
• 致谢45-46
• 参考文献46-51
• 附录51-56
• 作者简介56

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