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丁酸是一种应用非常广泛的短链脂肪酸，可应用于食品、医药、日化品、饲料等各个行业，目前丁酸的主要生产方法是化学合成法。但由于化学合成法所引起的不可再生能源的日益短缺以及环境污染等问题，利用生物发酵法生产丁酸日益受到关注。为了进一步推动生物发酵法的工业化生产，通过廉价生物质原料作为发酵底物来降低生产成本的方法是一种有效的选择。本课题选择玉米皮作为发酵底物，探索其最佳水解工艺，再对以玉米皮水解液作为底物发酵生产的丁酸进行了研究。 主要研究结果如下: 1.玉米皮水解液的制备 对玉米皮的最佳水解条件及脱色精制方法进行了研究。玉米皮经过干燥粉碎后，在固液比1∶10、温度110℃、浓度为0.4mol/L稀硫酸下水解6h，总还原糖得率为48.81％。水解液在30℃永浴下，用1％(w/v)活性炭脱色30min，脱色率达到75.80％，糠醛减少了50.86％，总糖损失率为7.68％，玉米皮水解液的品质显著改善。 2.利用玉米皮水解液发酵生产丁酸的研究 (1)对ack基因缺失的酪丁酸梭菌利用玉米皮水解液发酵生产丁酸避行了研究。在游离细胞和纤维床生物反应器（fibrous bed bioreactor, FBB）固定化的发酵模式下，酪丁酸梭菌均能稳定利用葡萄糖和木糖来生产丁酸。在FBB固定化发酵模式下，分别以葡萄糖和木糖为碳源时，丁酸产量分别达到54.12g/L和50.43g/L，同比游离细胞发酵模式提高了42.16％和53％;丁酸的得率分别达到0.44g/g和0.41g/g，同比游离细胞发酵模式提高了33.33％和28.13％。结果表明，以葡萄糖和木糖为碳源时，相比于游离细胞发酵模式，FBB固定化发酵能有效提高丁酸的产量以及得率。 (2)以模拟碳源（葡萄糖∶木糖=1∶1）为底物在FBB固定化发酵模式下，酪丁酸梭菌能同时利用葡萄糖和木糖来合成丁酸。发酵结束时，丁酸的产量可达到50.37g/L，得率为0.37g/g，产率为0.34g/(L*h)，说明在单糖发酵过程和混合糖发酵过程中，酪丁酸梭菌都能有效利用木糖来生产丁酸。 (3)利用玉米皮水解液为碳源进行FBB固定化批次发酵生产丁酸时，丁酸的产量和得率分别是21.8g/L和0.39g/g，产率为0.39g/(L*h)，表明在FBB固定化的发酵模式下，玉米皮水解液能够作为廉价碳源来生产丁酸。 (4)利用玉米皮水解液为原料进行FBB固定化反复批次发酵的实验中，在三个反复批次的发酵试验中，丁酸的平均产量为20.75g/L，丁酸的平均得率是0.39g/g，发酵过程中都没有观察到明显的抑制作用。可以得出，在FBB固定化发酵模式下，以玉米皮水解液作为廉价碳源稳定生产丁酸的工艺路线具有一定的应用前景。