响应曲面优化秸秆稀酸水解工艺用于发酵产壳聚糖

徐晴1，袁瀚2，杨平2，周军2，李霜1

(1.南京工业大学生物与制药工程学院，江苏南京211800；

2.国家固态酿造工程技术研究中心，四川泸州646000)

摘要：为实现利用秸秆水解产生的五碳糖发酵产壳聚糖，以米根霉为研究对象，研究水解温度、水解时间、酸浓度等不同预处理方式获得的半纤维素水解液对米根霉发酵产壳聚糖的影响。结果表明：水解温度、水解时间对水解液中木糖含量以及甲酸、乙酸、糠醛等抑制剂浓度具有显著影响，并进一步影响后续发酵产壳聚糖的生成量。利用响应曲面对稀酸水解预处理条件进行优化，获得最佳工艺条件：H2SO4 13.6 g/L，99.5 ℃，水解时间1.91 h，在此条件下预测壳聚糖发酵产量为0.79 g/L，实验验证产量为0.82 g/L，占菌体生物量的15%～18%。研究结果为秸秆资源的高效利用及发酵生产壳聚糖提供新思路。

关键词：米根霉；半纤维素；木糖；壳聚糖；抑制剂

doi:10.3969/j.issn.1672-3678.2015.06.001

收稿日期：2014-07-14

基金项目：国家固态酿造工程技术研究中心开放课题(GCKF201112)；国家高技术研究发展计划(863计划)(2012AA022304)

作者简介：徐晴(1983—)，女，江苏苏州人，助理研究员，硕士，研究方向：微生物代谢调控；李霜(联系人)，教授，E-mail:lishuang@njtech.edu.cn

中图分类号：TQ352

文献标志码：A

文章编号：1672-3678(2015)06-0001-05

Abstract：To optimize the usage of hemicellulose hydrolysate(HH) for chitosan production,the effect of different pretreatment condition of hemicellulose on chitosan production by Rhizopus oryzae was studied.The results showed that high temperature and/or long reaction time had significant effect on the concentration of xylose and inhibitors(formic acid,acetic acid,furfural),resulting influence in chitosan production. Through the quadratic model analyzed by response surface methodology(RSM),the optimal pretreatment condition of hemicellulose for chitosan production was 99.5 ℃,H2SO4 13.6 g/L,1.91 h. Under this condition,chitosan production could reach 0.82 g/L,which was a little higher than the predict value of model (0.79 g/L),and account for 15%-18% of the biomass. The present study would provide a potential route for lignocellulose utilization and chitosan production.

Keywords：Rhizopus oryzae;hemicelluloses;xylose;chitosan;inhibitor

Optimal pretreatment conditions of corn straw for chitosan production by Rhizopus oryzae

XU Qing1,YUAN Han2,YANG Ping2,ZHOU Jun2,LI Shuang1

(1.College of Biotechnology and Pharmaceutical Engineering,Nanjing Tech University,Nanjing 211800,China;

2.National Engineering Research Center of Solid-State Brewing,Luzhou 646000,China)

木质纤维素是地球上储量最丰富的生物质可再生资源，广泛来源于农林废弃物(如玉米秸秆、酒糟、废木屑等)，它主要由纤维素、半纤维素和木质素组成，其中半纤维素组分约占20%～35%。利用稀酸水解法对木质纤维素进行预处理，不仅能降解半纤维素组分，还为后续酶解反应提供了较为疏松的底物结构，提高酶解效果。……