PDF《硕士学位论文》

学校代码:10251 学号:030091137 硕士学位论文题目利用菊粉和木薯淀粉生产高浓度山梨醇和葡萄 糖酸的生物技术 专业生物化工 研究方向 生物质能源 姓名安克红 导师鲍杰教授 胡凤仙副教授 定稿时间:

2012 年4月10 日 分类号: Q815 密级: U D C: 华东理工大学硕士专业学位论文利用菊粉和木薯淀粉生产高浓度山梨醇和葡萄糖酸的生物技术 安克红 指导教师姓名:鲍杰 教授 胡凤仙 副教授 华东理工大学生物工程学院 申请学位级别: 硕士 专业名称: 生物化工 论文定稿日期: 2012-4-10 论文答辩日期: 2012-5-17 学位授予单位: 华东理工大学 学位授予日期: 答辩委员会主席: 储矩教授 评阅人: 李志敏副教授 张小希高级工程师 作者声明我郑重声明:本人恪守学术道德,崇尚严谨学风.

所呈交的学位论文,是本人在导 师的指导下,独立进行研究工作所取得的结果.除文中明确注明和引用的内容外,本论 文不包含任何他人已经发表或撰写过的内容. 论文为本人亲自撰写, 并对所写内容负责. 论文作者签名: 年月日华东理工大学硕士学位论文 第I页利用菊粉和木薯淀粉生产高浓度山梨醇和葡萄糖酸的生物技术 摘要 本课题利用菊粉和木薯淀粉这两种廉价丰富的生物质原料来生产山梨醇和葡萄糖 酸.首先,在菊粉的水解过程中,糖化酶 GA-L NEW 以菊粉为基质时表现出菊粉酶的 性质, 其酶活达到

20 U/mL. 利用这种价格低廉且商业化的糖化酶代替菊粉酶水解菊粉, 同时添加液化后的木薯淀粉进行共糖化,获得含有等摩尔果糖和葡萄糖的混合水解液. 在固含量 50% (w/w)的菊粉和木薯淀粉混合水解液中,高糖浓度形成的渗透压对重组运 动发酵单胞菌(Zymomonas mobilis ZM4) Entner-Doudoroff (ED)途径中的关键酶形成强烈 抑制,从而有效遏制了副产物乙醇的生成,山梨醇对果糖底物的得率近 100%,产率达 到6.80 g/(g cells・ h).将未经任何处理的新鲜细胞固定在聚乙烯醇-海藻酸钠载体上,催 化混合水解液中的果糖和葡萄糖,乙醇的生成也被完全抑制.固定化细胞可以有效循环 利用

4 次,山梨醇的浓度达到

180 g/L,果糖的转化率为 97.3%.本研究提出了一种利用 廉价的商业酶同时水解菊粉和木薯淀粉, 经重组的运动发酵单胞菌作为细胞催化剂进行 生物转化制备山梨醇和葡萄糖酸的新过程技术, 从而得到高浓度的山梨醇和葡萄糖酸混 合物,为生物法生产山梨醇和葡萄糖酸开辟了一个新的基质来源. 关键词:山梨醇;

菊粉;

木薯淀粉;

糖化酶 GA-L NEW;

固定化重组运动发酵单胞菌 第II 页 华东理工大学硕士学位论文 Biotransformation of Inulin and Cassava Starch into High Titer Sorbitol and Gluconic Acid Abstract A new bioprocess for production of sorbitol and gluconic acid from two low value biomasses, inulin and cassava starch was proposed. A commercial glucoamylase GA-L NEW demonstrated high inulinase activity of

20 U/mL in the hysrolysis of inulin, and it was used for simultaneous saccharification of inulin and cassava starch to obtain the mixed hydrolysate with equimolar glucose and fructose, replacing the inulinase used for inulin hydrolysis. Under the solids content 50% of mixed hydrolysate, the key enzymes in the ED pathway of Zymomonas mobilis cells were inhibited strongly by the high osmotic stress of fructose and glucose in the bioconversion, so the formation of ethanol was restrainted completely. A satisfactory sorbitol yield close to the theoretical level (100%) and the high specific sorbitol productivity of 6.80 g/(g cells・ h) were obtained. The fresh recombinant Z. mobilis cells immobilized on the polyvinyl alcohol (PVA)-alginate carriers were used to convert the inulin and cassava starch hydrolysate into sorbitol and gluconic acid without permeabilization or ions treatment, and the formation of ethanol byproduct was efficiently inhibited. The process were performed for multiple successive batches, and a high sorbitol concentration of