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摘 要

本研究针对木糖母液半乳糖生物降解抑制的问题进行解析，拟采用絮凝剂，螯合剂等手段去除可能的抑制因子木糖母液中存在的金属离子或其它有害组分。研究设计了PAM聚丙烯酰胺处理、凹凸棒粘土处理、活性白土处理、膨润土处理、柠檬酸钠处理、柠檬酸处理、EDTA处理、磷酸二氢钠处理等8种处理木糖母液的方式，研究半乳糖降解菌克鲁威酵母对经处理木糖母液的生物降解情况。研究结果表明：（1）1mM的柠檬酸处理，解除了木糖母液对克鲁维酵母的生长抑制效应；（2）克鲁威酵母结合热带假丝酵母混合发酵降解了木糖母液中的阿拉伯糖，半乳糖并没有被优先降解。

关键词：木糖母液 克鲁威酵母 半乳糖 阿拉伯糖

Study on inhibition of the biological removal galactose

from xylose mother liquor

Abstract

The question that inhibition of the biological removal galactose from xylose mother liquor was analysed by the means flocculants, chelating agents and other means to remove possible inhibitors of xylose in the presence of metal ions in the mother liquor or other harmful components in this paper. Galactose degradation was designed by Kluyveromyces from Xylose mother liquid separately treated by eight kinds of substence including polyacrylamide , attapulgite clay, activated clay, bentonite, citric acid, sodium citric acid, EDTA-treated and sodium dihydrogen phosphate. The results showed that: (1) Kluyveromyces growth inhibitory effect in xylose mother liquid was removed by 1mM citric acid; (2) arabinose but not galactose be effectively degraded from xylose mother liquor by the mixed fermentation of Kluyveromyces and Candida tropicalis.

Key words: Xylose mother liquid; Kluyveromyces; Galactose; Arabinose

目 录

摘要 I

ABSTRACT II

第一章 文献综述 1

1.1木糖母液 1

1.2 半乳糖 1

1.3半乳糖的生物降解 1

1.4.半乳糖的代谢途径 2

1.4.1人体半乳糖代谢途径 2

1.4.2微生物半乳糖代谢途径 2

1.5影响半乳糖降解的因素 4

1.5.1菌种类型 4

1.5.2 碳源类型 4

1.5.3重组基因对微生物利用半乳糖的影响 5

1.5.4弱酸 5

1.5.5糠醛和羟甲基糠醛 5

1.5.6酚类化合物 5

1.5.7交互效应 6

1.5.8金属离子 6

1.6 本课题研究的目的和意义 6

第二章 材料与方法 7

2.1 实验材料 7

2.1.1 菌种 7

2.1.2 木糖母液 7

2.1.3主要试剂 7

2.2实验仪器 7

2.3 实验方法 7

2.3.1 培养基 7

2.3.2 克鲁维酵母的培养 8

2.3.3假丝酵母的培养 8

2.3.4木糖母液的处理 8

2.3.5 OD₆₀₀的测定 9

2.3.6 薄层层析法 9

2.3.7液相色谱法 9

2.4 研究内容 9

2.4.1不同处理木糖母液对克鲁威酵母菌体生长的影响 9

2.4.2不同浓度柠檬酸处理木糖母液对克鲁威酵母生长的影响 10

2.4.3不同浓度柠檬酸处理木糖母液的克鲁威酵母发酵特性 10

2.4.4热带假丝酵母与克鲁威酵母对柠檬酸处理木糖母液的混合发酵 10

第三章 结果与分析 11

3.1 不同处理木糖母液对克鲁威酵母菌体生长的影响 11

3.2 不同浓度柠檬酸处理木糖母液对克鲁威酵母生长的影响 11

3.3 不同柠檬酸浓度处理木糖母液对克鲁威酵母发酵特性的影响 12

3.4热带假丝酵母与克鲁威酵母对柠檬酸处理木糖母液的混合发酵 13

第四章 结论 14

4.1 结论 14

参考文献 15

致 谢 17

第一章 文献综述

1.1木糖母液

木糖母液是木糖在结晶分离过程中产生的一种红棕色的、黏稠的、有特殊焦糖味的液体，主要成分有木糖、L-阿拉伯糖、半乳糖、葡萄糖和少量的其它成分。木糖不易从木糖母液中分离，主要原因在于木糖和半乳糖的色谱峰在工业色谱分离过程中几乎全部重叠在一起，且分离效率非常低，使得从木糖母液中回收木糖没有实用价值，长期以来作为废液存在。低碳经济价值观的全球盛行，促进了低值废弃物生物利用的科学研究热情。生物去除结合生物转化是高值利用木糖母液的有效途径，可用于制备单糖、糖醇、有机溶剂和有机酸等产品。本研究主要针对生物脱除木糖母液半乳糖被抑制的问题，探本溯源，寻找可能的产生原因，为木糖母液的生物转化利用提供理论依据。

1.2 半乳糖

半乳糖是一种六碳糖，主要存在于原料乳中，是乳糖的组成成分；也是某些糖苷以及神经节苷脂的组成成分，半乳糖主要存在动物体内，比如蜗牛、蛙卵和牛肺中就有D-半乳糖组成的多糖；半乳糖也可存在于植物中，植物细胞壁中的半纤维素就含有半乳糖和葡萄糖等组成的多糖。本实验的木糖母液中的半乳糖就是来源于植物纤维素材料中，如玉米芯、稻草秸秆、小麦秸秆等废弃生物质。

1.3半乳糖的生物降解

在半乳糖的生物降解过程中，一般菌株会优先消耗葡萄糖，其次消耗半乳糖和阿拉伯糖。嗜热链球菌和保加利亚乳杆菌能够有效利用马苏里拉干酪和切达干酪中的半乳糖^[2]。酵母菌也能够有效利用半乳糖，但是葡萄糖的存在会导致半乳糖代谢的相关酶类不表达，导致半乳糖无法代谢，即使是一个包含葡萄糖的双糖，如蔗糖，也必须等到葡萄糖被完全利用后，半乳糖才能够代谢。这是因为酵母菌在利用糖类时按照严格的等级制度，葡萄糖处于等级的顶端。而且，酵母菌对半乳糖的利用程序比较复杂，需要首先合成大量的酶类，还需要相当多的ATP^[3]。但是有研究报道，酿酒酵母^[4-5]能够同时利用葡萄糖和半乳糖^[6]。但是木糖母液中可能包括五、六碳糖的呋喃衍生物；木质素衍生物，如丁香醛、香草醛、4一羟基苯甲醛、愈创木酚和苯酚；小分子酸，如甲酸、乙酸、阿魏酸和乙酰基丙酸等，这类物质能抑制微生物发酵。因此，木糖母液半乳糖的生物降解必须要具有抗性的、才能够有效降解半乳糖。

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