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茶籽壳半纤维素水解废液产木糖醇工艺优化设计

摘要

为了充分利用茶树资源，提高茶叶的经济附加值，促进茶产业的发展，在综合查阅、参考国内外相关研究的基础上，对微生物发酵茶籽壳半纤维素木糖水解液生产木糖醇进行了系统研究，以期为茶籽的综合利用提供技术支撑。设计利用茶籽壳中含有丰富的半纤维素，通过酸水解产生含有木糖的水解液，脱毒后经假丝酵母菌发酵产生木糖醇。本文主要研究了茶籽壳水解液发酵产木糖醇的工艺，研究了假丝酵母发酵木糖生产木糖醇的工艺条件，考察了发酵温度、pH、转速、接种量等因素对发酵生产的影响，并对其进行了优化；通过测定发酵液中木糖醇的转化率确定了最佳的发酵条件，即摇床转速为150 r／min，温度为28℃，起始pH为5，接种量为10％(v／v)。

关键词：茶籽壳，酸水解，发酵，假丝酵母菌，木糖醇

 

目录

摘要 I

Abstracr II

1 引言 3

1.1 茶籽壳 3

1.2 木糖醇的用途和研究意义 4

1.2.1 甜味剂 4

1.2.2 防龋特性 4

1.2.3 清凉感 4

1.2.4 吸湿性 5

1.2.5 不可发酵性 5

1.2.6 其他 5

1.3 木糖醇生产方法 6

1.3.1 萃取法 6

1.3.2 化学合成法 6

1.3.3 生物转化法 6

1.4 植物半纤维素酸水解液制备的研究 7

1.4.1 半纤维素水解液中的发酵抑制物 7

1.4.2 半纤维素水解液中抑制物去除方法 8

1.5研究目的与意义 9

1.6 茶籽壳酸水解制备木糖的工艺研究 9

1.7 茶籽壳酸水解液脱毒工艺研究 9

1.8 假丝酵母发酵生产木糖醇的工艺研究 10

1.9 木糖醇分离纯化的研究 10

2 实验方法 10

2.1 实验材料 10

2.1.1 仪器 10

2.1.2 药品 11

2.1.3 菌种及培养基 11

2.2 实验研究 12

2.2.1 茶籽壳盐酸水解 12

2.2.2 脱毒 12

2.2.3 减压浓缩 12

2.2.4 发酵培养 12

2.2.5 发酵液脱色、脱盐及低温醇沉 12

2.3 检测方法 13

2.3.1 木糖的检测 13

2.3.2 木糖醇的检测 14

2.4 假丝酵母菌发酵生产木糖醇的研究 15

2.4.1 温度对水解液发酵产木糖醇的影响 15

2.4.2 pH对水解液发酵产木糖醇的影响 15

2.4.3 接种量对水解液发酵产木糖醇的影响 15

2.4.4 转速对水解液发酵产木糖醇的影响 15

2.4.5 正交优化 15

2.4.6 木糖醇含量的测定 15

3 结果与分析 16

3.1 木糖的分析 16

3.2 木糖醇的分析 16

3.3 木糖醇发酵生产工艺结果 17

3.3.1 温度对水解液发酵产木糖醇影响的研究结果 17

3.3.2 pH对水解液发酵产木糖醇影响的研究结果 17

3.3.3 接种量对水解液发酵产木糖醇影响的研究结果 18

3.3.4 转速对水解液发酵产木糖醇影响的研究结果 18

3.3.4 正交试验结果 19

4 讨论 20

4.1 茶籽壳可作为木糖醇生产的重要来源之一 20

4.2 茶籽壳酸水解液发酵生产木糖醇研究 21

结论 22

致谢 23

参考文献 24

 

结论

 本研究以茶籽壳为原料，常压稀酸水解茶籽壳半纤维素制备木糖，再利用氢氧化钙过中和加活性炭吸附对水解液进行脱毒处理;对热带假丝酵母(C.  topical AS2.1776)利用茶籽壳酸水解液发酵木糖醇进行了系统的研究。通过研究，确定了每个操作单元的最佳工艺参数，研究主要结论如下:

1.通过预实验与正交试验考察各主要因素对木糖得率的影响，优化得出了最佳水解条件，即超声频率50kHz，水温25 ~30℃，超声时间45 min;茶籽壳粒度约为40目，茶籽壳料液比为1:10;盐酸浓度在0.6mo1·L-1;水解时间为3h时，在此条件下，木糖得率为28.44%。

2.通过正交实验我们确定了假丝酵母发酵生产木糖醇的最佳发酵条件：转速为150 r／min，温度为28℃，发酵pH为5，接种量为 10％(v／v)，控制低通气量，此时木糖醇产率最大．

3.对木糖醇浓度为14.81g·L-1发酵液经过脱色、脱盐、浓缩、醇沉和冷冻干燥处理后，得到木糖醇粗品，经HPLC检测，其纯度为78%。

 

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