高校化学工程学报纤维废渣酶水解及！乳酸发酵的研究陈育如1.夏黎吼岑沛祀1.南京师范大学生命科学学院，江苏南京210097；2.浙江大学生物化工研究所。浙江杭州310027米根霉进行乳酸发酵。结果明，实验条件下，纤维废渣可用纤维素酶直接水解或经碱处理后进行酶水解。9的纤维废渣1纟解后1段糖浓咬为39.61.化纤维楦化率为68.2.物料疗，处理后解，的还原糖浓度为48.2，8.比碱处理前提高了约16.1.水解液用米根霉进行乳酸发酵，乳酸的浓度达到了29.5，比用，处理，物和1海解茂乳酸发崤的乳酸浓咬24.，1.1增；1了约23.但过号的总沐效丰育侍进步，高352.8文献标识码入1概述植物纤维物料是极为丰富且价廉的可再生资源，以植物纤维素如玉米棒芯为原料可以生产木糖，生产木糖后产生的大量纤维废渣不仅浪费了资源而且污染了环境，其综合利用是亟待解决的问。

　　1乳酸是种在食品医药等行业应用广泛的有机酸传统乳酸发酵所用原料主要是葡萄糖或淀粉类原料，如果能用植物纤维原料发酵乳酸，则将扩大其原料的来源。本工作对以木糖厂纤维废渣为原料酶解发酵乳酸进行了初步研宄。

　　2材料和方法2.1材料木糖厂纤维废渣，来自木糖厂，经水洗至中性后晾干备用。其成分为纤维素50.7，半纤维素碱处理木糖厂纤维废渣将2旧3，与纤维废渣以61混合，在微沸30分钟，水洗至中性备用纤维素和半纤维素占物料总量的78.6.

　　纤维素酶由里氏木霉7，办7，固体发酵而成，每克酶曲含80个滤纸酶活国际单位2米根霉仍处，5，6，菌种保存在0人培养基上，每个月转接次。

　　米根霉发酵培养基葡萄糖量随实验条件而定，尿素加量为0.1；因粗纤维素酶中含有氮源，故用于米根霉发酵的酶解液发酵的培养基中不再加氮源，其他营养组分添加量同菌丝培养基。

　　基金项目国家自然科学基金资助项目编号29876036.

　　2.2实验方法米根霉菌丝培养灭菌后的培养基接入米根霉孢子，在3318，1.1也1的条件下在恒温振荡器中进行培养，约30小时后接入发酵培养基。

　　纤维废渣酶解在250mL摇瓶加入实验所需木糖厂纤维废渣和pH为4.8，浓度为0.05M的柠檬酸梓檬酸钠缓冲液，灭菌后以15，20；克底物的酶量加入纤维素酶曲，在50，转速120血1的恒温振荡器中酶解，定时取样测定还原糖。

　　葡萄糖和混合糖乳酸发酵将葡萄糖或混合糖葡萄糖木糖=101与氮源和营养盐配成发酵培养基，火菌后，接入米根霉菌丝，在0，181的条件下在1温振涔器讥行发酵，定，取样测定发酵液，田直还原糖和乳酸量，发酵液，直通过加入经火菌的碳酸钙抟制，酶解液乳酸发酵酶解48，60小时的料液经过滤，按乳酸发酵培养基加入发酵所需营养组分后灭菌，接入在菌丝培养基中预培养好的米根霉菌丝，在331801转速的恒温振荡器中进行1乳酸发酵，定时取样测定发酵液pH值还原糖和乳酸量，发酵液PH值通过加入经灭菌的碳酸钙控制。

　　纤维素糖化率和乳酸糖转化率计算方法如下纤维素糖化率=还原糖量0.9，100纤维素和半纤维素量糖对乳酸糖转化率=乳酸量100还原糖量2.3分析方法还原糖采用3.5硝基水杨酸比色法测定葡萄糖测定采用葡萄糖氧化酶测定试剂盒卫生部上海生物制品研究所生产测定。酶解液成分采用16公司的高压液色谱仪分析，分离柱为8，16，采用0丁定钙法测定4.

　　3结果与讨论3.1纤维废渣直接酶解与碱处理后酶解纤维废渣的直接酶解和经碱处理后的酶解结果1.由1可，纤维废渣在不经预处理时可以直接用纤维素酶进行酶解。实验条件下，9底物酶解48小时得到39.6mg，mL，1的还原糖，纤维废渣的纤维素糖化率为68.2.碱处理后因木质素的部分去除和纤维素量的相对提高，酶解液中还原糖浓度为分分析2.由2可，木糖厂纤维废渣酶解液中主要成分是葡萄糖中的主峰，由于在木糖生产过程中，物料中的汁维素已大部分水除上，因此纤维废济解液中木糖量葡萄糖峰右侧的小峰较少葡萄糖与木糖之比约为10这对大部分以不能利用木糖的细菌为发酵菌的乳酸生产过程打利，米根襟利木糖的速度较慢，酶解液木糖量少对其发酵过程也有缩短发酵时间的作用=由于纤维废渣中较多的木质素的存在，会增加酶解液的色泽，对后续发酵工序也有不利的影响；为此，我们将纤维废渣用氢氧化钠处理，除去大部分的木质素。方面因为大部分木质素的除去增加了物料的面积，从而增加了物料的酶解可及度6；另方面也降低了酶解液中的杂质和酶解液色泽。处理后物料酶解的糖浓度为48.2吨。也比朱经碱处理物料的酶解液糖浓度41.51吗。提高。

　　但碱处理较多地，加了处理过程的成本，因此从经济角度考虑，不经碱处理的纤维废渣直接酶解成本较低。

　　3.2纯葡萄糖与混合糖的发酵在对酶解液进行乳酸发酵之前，为考察米根霉的发酵特性，本工作首先对米根霉发酵纯葡萄糖和混合糖的过程进行了实验，结果从3可，葡萄糖是米根霉的良好碳源，用预培，米根1纟菌丝以葡萄糖为碳源进行乳酸发酵，葡萄糖降低和乳酸的增加儿乎成反比1线关系。而从混合糖的乳酸发酵结果4可，木糖的消耗速度较慢，在混合糖液的葡萄糖消耗完时木糖量才开始降低。

　　实验结果明，预培养的米根霉菌丝对纯葡萄糖的发酵在实验条件下糖酸转化率可达79.4，发酵结束后，发酵液中的残糖很低。而混合糖乳酸发酵结束时残留的葡萄糖量几乎为零，木糖仍有定量的残留4，说明当两种糖同时存在时，米根霉优先利用葡萄糖。

　　3.3纤维废渣酶解液的乳酸发酵酸发酵时间较经碱处理酶解液的发酵时间长，发酵结束后有定残糖量，糖对酸转化率为57.8；经碱处理的酶解液乳酸发酵的时间较前者少，残糖也较低，糖对酸转化率为61.2，说明碱处理物料酶解液的质量较前者有所提高，但两者都比用纯糖发酵的结果低。

　　酶解液与纯糖和混合糖的乳酸发酵结果比较1.

　　4结论木糖厂纤维废渣可以用里氏木霉所产纤维素酶有效地酶解，碱对纤维废渣的预处理可以提高酶解糖浓度。实验条件下，9纤维废渣的还原糖浓度从直接酶解的39.6担。1提高到经碱处理酶解的斗兮坤化直接酶解的糖液进乳酸发酵得到57.8碱处即的纤维度渣经酶水解以到的酶解液发酵乳酸的浓心如，较未经碱处蔌。

　　前有所提高，但碱处理较多地，加了处理成木；如果直接叫纤维度渣作原料成木更低，但酶解及发怆效率还有待提高，后续工作中使用了筛选得到的乳杆菌用蒸汽爆破处理物料进行厌氧发酵，乳酸产量有了较大程度的提高，有关工作将另文报逍。

　　由1可，纯葡萄糖的乳酸发酵转化率*高，混合糖发酵酶解液转化率比纯葡萄糖转化率低，这说明木糖的存在对葡萄糖乳酸转化有定的影响。从中数据可，与混合糖发酵转化率比较，酶解液中杂质的存在对于乳酸发酵同样有定影响。

　　3.4纤维废渣同时糖化乳酸发酵SSF阁7是纤维物料的时糖化乳酸发酵曲线。从7可，酶解24小时的还原糖达到16.71叫。

　　加入米根霉菌丝后乳酸发酵延迟了1段时间，分析其原因是体系温度+7；135发酵液中还原糖M；还很少，另外米根霉菌丝对发酵液的环境有段适应期。在还原糖浓度下降时，乳酸浓度上升。从加入米根霉菌丝时计算，发酵约70小时的乳酸量达到稳定。

　　与分别酶解发酵比较，乳酸浓度有所提高，可从24.0提高到25.6.1.

　　物纤维原料水解的理论与应用86叩北京仙8以3丁6，似8中国科学技术出版社，1995.

　　7冲叩，1打如87，6天津轻工业学院，0加8办，6大连轻工业学院，似扮如8办，66无锡轻工业学院等编。1如81巧60恤1仙138工业发酵分析厘已6叩北京8似办，8轻工业出版社，1980.

　　汽爆破预处理对植物纤维素性质的影响习。0，101叩614叫，0沉86以，8高校化学工程学报，1999，