蒸汽爆破—輻照協(xié)同預(yù)處理對(duì)玉米秸稈髓產(chǎn)糖及產(chǎn)乙醇的影響

【摘要】：隨著石化經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展,環(huán)境污染與能源短缺已引起人們的廣泛關(guān)注,為了緩解石化資源短缺的問題,開發(fā)利用可再生能源,已迫在眉睫。近年來,利用木質(zhì)纖維原料來生產(chǎn)生物質(zhì)能源已受到廣泛關(guān)注。其中木質(zhì)纖維原料生產(chǎn)的乙醇,即生物乙醇,已成為國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。本文所用的木質(zhì)纖維材料為玉米秸稈髓。木質(zhì)纖維原料常用且有效的預(yù)處理方法有物理處理、化學(xué)處理和物理化學(xué)處理等。本文中的玉米秸稈髓采用蒸汽爆破-輻照預(yù)處理方法。通過對(duì)玉米秸稈髓的還原糖得率、發(fā)酵產(chǎn)乙醇得率、形貌特征、表面形態(tài)、聚合度、化學(xué)穩(wěn)定性、結(jié)晶度以及組分的分析,對(duì)該協(xié)同處理工藝的作用機(jī)理進(jìn)行了探討。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,蒸汽爆破-輻照協(xié)同預(yù)處理,對(duì)提高還原糖得率具有明顯效果。隨著輻照劑量的增加,還原糖得率也逐漸提高,蒸汽爆-60Mrad輻照劑量的還原糖得率是未預(yù)處理的3.71倍,乙醇得率是未預(yù)處理的11.56倍。協(xié)同預(yù)處理對(duì)秸稈髓的聚合度、化學(xué)穩(wěn)定性具有較明顯的影響,對(duì)表面形態(tài)和組分的改變不明顯,但很大程度上提高了還原糖得率。對(duì)蒸汽爆破-60Mrad輻照預(yù)處理的玉米秸稈髓的酶解條件進(jìn)行了優(yōu)化,最佳酶解參數(shù)為:酶解溫度為50℃,初始p H為4.8,纖維素酶用量為70mg/g,木聚糖酶用量為80mg/g,酶解時(shí)間為48h,在此條件下,玉米秸稈髓的酶解還原糖得率為29.72%。對(duì)蒸汽爆破-60Mrad輻照預(yù)處理的玉米秸稈髓發(fā)酵產(chǎn)乙醇的條件進(jìn)行了優(yōu)化,最佳條件為:發(fā)酵溫度為30℃,初始p H為4.8,發(fā)酵時(shí)間為4d,纖維素酶量為70mg/g,木聚糖酶量為80mg/g,酵母菌接種量為6%。在此條件下,乙醇得率為26%,乙醇濃度為5.2mg/m L。 【關(guān)鍵詞】：玉米秸稈髓 蒸汽爆破 輻照 酶解產(chǎn)糖 乙醇生產(chǎn)
【學(xué)位授予單位】：東北師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TQ223.122;TQ920.6
【目錄】：

• 中文摘要4-5
• 英文摘要5-9
• 第1章 文獻(xiàn)綜述9-19
• 1.1 生物質(zhì)能源的發(fā)展現(xiàn)狀9
• 1.2 木質(zhì)纖維素簡介9-11
• 1.2.1 纖維素（cellulose）10
• 1.2.2 半纖維素（hemi-cellulose）10
• 1.2.3 木質(zhì)素（lignin）10-11
• 1.3 木質(zhì)纖維素的預(yù)處理11-14
• 1.3.1 木質(zhì)纖維素預(yù)處理的意義11
• 1.3.2 木質(zhì)纖維素常用的預(yù)處理方法11-14
• 1.4 木質(zhì)纖維素原料的酶法水解14-16
• 1.4.1 纖維素酶的結(jié)構(gòu)與反應(yīng)機(jī)理14-15
• 1.4.2 木聚糖酶的結(jié)構(gòu)和反應(yīng)機(jī)理15-16
• 1.5 秸稈制乙醇技術(shù)16-17
• 1.5.1 分步水解發(fā)酵法16
• 1.5.2 同步水解發(fā)酵法16-17
• 1.5.3 同步水解共發(fā)酵法17
• 1.5.4 直接微生物轉(zhuǎn)化法17
• 1.6 本課題的研究意義和研究內(nèi)容17-19
• 1.6.1 研究意義17
• 1.6.2 研究內(nèi)容17-19
• 第2章 材料與方法19-24
• 2.1 實(shí)驗(yàn)材料與儀器19-20
• 2.1.1 玉米秸稈髓19
• 2.1.2 實(shí)驗(yàn)菌株19
• 2.1.3 纖維素酶19
• 2.1.4 木聚糖酶19
• 2.1.5 實(shí)驗(yàn)藥品19
• 2.1.6 培養(yǎng)基19-20
• 2.1.7 儀器20
• 2.2 實(shí)驗(yàn)方法20-24
• 2.2.1 酶促水解反應(yīng)20
• 2.2.2 分布糖化發(fā)酵反應(yīng)20
• 2.2.3 酶解液中還原糖測定20-21
• 2.2.4 乙醇含量測定21
• 2.2.5 化學(xué)穩(wěn)定性的檢測21-22
• 2.2.6 平均聚合度的檢測22
• 2.2.7 纖維素、半纖維素、木質(zhì)素測定方法22-24
• 第3章 結(jié)果與討論24-45
• 3.1 協(xié)同預(yù)處理對(duì)玉米秸稈髓產(chǎn)糖得率及乙醇得率的影響24-26
• 3.1.1 蒸汽爆破預(yù)處理對(duì)還原糖得率的影響24
• 3.1.2 蒸汽爆破-輻照協(xié)同預(yù)處理對(duì)還原糖得率的影響24-25
• 3.1.3 蒸汽爆破-輻照協(xié)同預(yù)處理對(duì)產(chǎn)乙醇得率的影響25-26
• 3.2 協(xié)同預(yù)處理對(duì)玉米秸稈髓的理化性質(zhì)的影響26-31
• 3.2.1 協(xié)同預(yù)處理對(duì)玉米秸稈髓形貌特征的影響26-27
• 3.2.2 預(yù)處理對(duì)玉米秸稈髓表面形態(tài)的影響27-28
• 3.2.3 預(yù)處理對(duì)玉米秸稈髓化學(xué)穩(wěn)定性的影響28-29
• 3.2.4 預(yù)處理對(duì)玉米秸稈髓聚合度的影響29-30
• 3.2.5 預(yù)處理對(duì)玉米秸稈髓成分的影響30-31
• 3.2.6 協(xié)同預(yù)處理對(duì)玉米秸稈髓結(jié)晶度的變化31
• 3.3 酶解產(chǎn)糖工藝參數(shù)的優(yōu)化31-37
• 3.3.1 單因素實(shí)驗(yàn)31-35
• 3.3.2 正交試驗(yàn)35-36
• 3.3.3 酶解產(chǎn)還原糖的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)與結(jié)果36-37
• 3.4 乙醇發(fā)酵工藝參數(shù)的優(yōu)化37-45
• 3.4.1 單因素實(shí)驗(yàn)37-42
• 3.4.2 正交試驗(yàn)42-44
• 3.4.3 發(fā)酵產(chǎn)乙醇的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)與結(jié)果44-45
• 結(jié)論45-46
• 參考文獻(xiàn)46-48
• 致謝48

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