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1. 研究目的与意义
探索全细胞催化过程中己糖戊糖代谢调控手段,达到只积累木糖酸的目的,以得到较单一组分的木糖酸溶液,有利于后续木糖酸及其衍生物的开发利用。
木糖酸由木糖氧化而来,而木糖是半纤维素水解液的主要产物。
利用半纤维素中的木糖来生产木糖酸,将显著降低生产成本,加速木糖酸的工业化生产,同时可以提高半纤维素的附加值,有效利用农业废弃物,对于农业废弃物中木质纤维素的利用以及环境保护和可持续发展均具有重要意义。
2. 国内外研究现状分析
半纤维素的高效生物转化利用一直是制约植物纤维原料生物炼制产业化的关键瓶颈之一,木糖酸作为半纤维素高效生物转化利用的新出路具有很大的应用前景和开发价值。半纤维素中含有D-葡萄糖酸、D-木糖、L-阿拉伯糖、D-半乳糖和D-甘露糖5种单糖单元,对应相应的糖酸,其中木糖酸是许多重要化学过程必不可少的中间体,木糖酸钠是新一代植物生长调节剂和水产养殖中酸环境必不可少的添加剂,还可作为高效水泥粘结剂的主要成分,已被证明其粘结效率是现有粘结剂的两倍以上。国内外有关木糖酸生产和应用的研究仅见于少量文献中,且主要集中在20世纪70~80年代,对微生物生产木糖酸的代谢途径知之甚少,有待于进一步研究。
3. 研究的基本内容与计划
1.以木质纤维模拟液为原料,对氧化葡萄糖酸杆菌全细胞催化摇瓶体系进行工艺优化,并添加调控技术对加快己糖对应的糖酸的代谢进行调控。
2.以木质纤维模拟液为原料,利用酿酒酵母和氧化葡萄糖酸杆菌混菌发酵,探索混菌发酵时,酿酒酵母能否快速利用葡萄糖,或加快葡萄糖酸的完全代谢,以达到只积累木糖酸的目的。
3.根据前面的研究在发酵罐条件下,利用木质纤维酶水解液(不带渣)在发酵罐中进行其催化性能研究。
4. 研究创新点
利用金属阳离子或阴离子调控全细胞催化加快葡萄糖酸的代谢;首次利用酿酒酵母和氧化葡萄糖酸杆菌混菌发酵,对木质纤维酶水解液产有机酸的代谢进行调控研究。
