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魔芋全株汽爆炼制及其废弃物发酵丁醇的研究; Bio-refinery of the whole Amorphophallus konjac by steam explosion and butanol fermentation using konjac waste
邵梅雪
学位类型硕士
导师陈洪章
2015-05
学位授予单位中国科学院研究生院
学位专业生物化工
关键词魔芋 生物炼制 汽爆 废弃物 丁醇发酵
摘要魔芋,多年生草本植物,是天然葡甘聚糖最主要的来源,在中国的种植面积位于世界前列。目前以魔芋为原料的产业局限于魔芋葡甘聚糖的生产,产品单一,产业技术落后,对于魔芋资源的综合开发利用十分欠缺。本论文以魔芋全株为原料,系统建立了魔芋全株资源综合利用的生物炼制路线。论文主要研究内容如下: (1)建立了魔芋块茎汽爆炼制魔芋粉的方法,制备得到满足农业部NY/T 494-2010 I级标准的魔芋粉,确定最佳汽爆处理强度为140 oC,5 min。针对新鲜魔芋易褐变和易溶胀的特点,优化并确定了亚硫酸钠乙醇结合浸泡的加工预处理方法。 (2)实现了魔芋飞粉中生物碱和神经酰胺活性物质的提取,确定以乙醇为溶剂提取魔芋飞粉生物碱的最佳提取时间为8 h;优化得到魔芋飞粉神经酰胺的提取条件为固液比1:8,乙醇浓度85%,提取温度80 oC,最佳提取率为1.68%。 (3)探索了魔芋飞粉作为碳源进行生物丁醇发酵的可行性,确定分步糖化发酵方式下添加β-甘露聚糖酶可得到最佳发酵结果。证明了分步糖化发酵方式在飞粉丁醇发酵上的优势,经分步糖化发酵后ABE总溶剂产量可达10.95 g/L,其中丁醇产量为7.10 g/L,产率为0.30 g/L/h,高于同步糖化发酵下总溶剂浓度6.64 g/L。魔芋飞粉相比于木质纤维素资源结构简单无需额外进行预处理,是一种良好的丁醇发酵原料。 (4)证实了生物碱的提取对飞粉发酵丁醇具有一定的促进作用。飞粉中生物碱含量下降,发酵产物中丁醇及总溶剂的浓度升高,发酵周期缩短。 (5)研究了魔芋栽培废弃物及加工废弃物的酶解性能。利用纤维素酶分别对栽培废弃物不同部位进行酶解,证明魔芋叶的酶解率高于茎;比较了加工废弃物魔芋皮在不同汽爆条件预处理后的酶解效果,结果表明魔芋皮经1.5 MPa,5 min汽爆处理后酶解率最高可达到97.78%,相比于未汽爆提高了27.12%。
语种中文
文献类型学位论文
条目标识符http://ir.ipe.ac.cn/handle/122111/20298
专题研究所(批量导入)
推荐引用方式
GB/T 7714
邵梅雪. 魔芋全株汽爆炼制及其废弃物发酵丁醇的研究, Bio-refinery of the whole Amorphophallus konjac by steam explosion and butanol fermentation using konjac waste[D]. 中国科学院研究生院,2015.
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