物理預(yù)處理秸稈菌群發(fā)酵工藝研究

【摘要】：本試驗主要研究秸稈的不同物理預(yù)處理方法,經(jīng)預(yù)處理后的秸稈結(jié)合已篩選出的2個對纖維素分解能力強且穩(wěn)定的混合菌群5號和6號菌群,進(jìn)行發(fā)酵產(chǎn)糖試驗條件研究。最后利用電鏡掃描對物理法和物理生物聯(lián)合法處理后的秸稈結(jié)構(gòu)進(jìn)行觀察。 本試驗對秸稈的預(yù)處理方法有四種:超聲波法、冷凍法、恒溫加熱法、高溫高壓法。每種方法設(shè)計不同的因素及條件,以纖維素、半纖維素及木質(zhì)素為響應(yīng)變量,以及結(jié)合SEM電鏡對秸稈結(jié)構(gòu)的觀察,得出:四種方法對纖維素含量的提升和降低木質(zhì)素含量有一定作用。秸稈用超聲波法預(yù)處理,最佳條件為功率為420W,作用30min的纖維素含量達(dá)到38.53%;冷凍法4oC,作用120h為最佳條件,纖維素含量達(dá)到38.46%,同時木質(zhì)素降低到12.09%;利用高溫高壓法0.15MPa,127oC作用2h,纖維素達(dá)到38.82%;恒溫加熱法,80oC作用2h能夠使纖維素含量升高到40.68%,而木質(zhì)素能降低到11.6%,是四種方法中纖維素量提升到最高,木質(zhì)素降低到最低的最優(yōu)物理預(yù)處理方法。 在秸稈菌群發(fā)酵實驗研究中,首先對培養(yǎng)基進(jìn)行優(yōu)化,對碳氮比、氮源、磷酸氫二鉀與硫酸鎂的比例,鈣及微量元素作為單因子研究,將最優(yōu)的單因子組成新的培養(yǎng)基,與原培養(yǎng)基對比,連續(xù)7天測定糖量,發(fā)現(xiàn)新培養(yǎng)基作用下,5號菌群第6天產(chǎn)糖量達(dá)到7.83%,比原培養(yǎng)基7.31%的產(chǎn)糖量提高了7.1個百分點。6號菌群在新培養(yǎng)基條件下第五天產(chǎn)糖量達(dá)到7.9%,比原培養(yǎng)基下的產(chǎn)糖量6.16%提高了28%的產(chǎn)糖量。確定還原糖量測定方法及其條件,并且優(yōu)化培養(yǎng)基后,選定溫度、pH、轉(zhuǎn)速、裝液量、秸稈粒徑為影響因子,還原糖量為響應(yīng)值,進(jìn)行Plackett-Burman多因子試驗篩選重要因子.對5、6號菌群來說,主要因子為溫度和pH。選用三種較好的物理預(yù)處理方法制備成三種不同的秸稈材料,改變溫度和pH水平對秸稈菌群發(fā)酵產(chǎn)糖進(jìn)行3~3析因試驗,以菌群產(chǎn)糖作為指標(biāo)確定最佳產(chǎn)糖條件。研究發(fā)現(xiàn),對于兩種菌群,影響因子影響大小為溫度pH材料。5號菌群最優(yōu)發(fā)酵產(chǎn)糖條件為37oC,pH=7.5,平均產(chǎn)糖量在8.43%,對于6號菌群,最優(yōu)發(fā)酵產(chǎn)糖條件為37oC,pH=8.5,平均產(chǎn)糖量在8.58%. 【關(guān)鍵詞】：纖維素 木質(zhì)素 還原糖 菌群
【學(xué)位授予單位】：天津理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號】：TQ920.6
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 緒論10-18
• 1.1 秸稈資源在國內(nèi)外的開發(fā)利用10-11
• 1.1.1 秸稈資源主要利用技術(shù)10-11
• 1.1.2 秸稈利用存在的問題及發(fā)展趨勢11
• 1.2 秸稈的組成11-14
• 1.2.3 纖維素的結(jié)構(gòu)組成12
• 1.2.4 半纖維素的結(jié)構(gòu)組成12-13
• 1.2.5 木質(zhì)素的結(jié)構(gòu)組成13
• 1.2.6 秸稈的結(jié)構(gòu)特點13-14
• 1.3 秸稈的預(yù)處理技術(shù)及發(fā)展14-16
• 1.3.1 物理法14-15
• 1.3.2 化學(xué)法15-16
• 1.3.3 生物法16
• 1.4 立題背景，研究目的及內(nèi)容16-18
• 1.4.1 立題背景16-17
• 1.4.2 研究目的及內(nèi)容17-18
• 第二章 玉米秸稈的物理預(yù)處理研究18-38
• 2.1 試驗材料18-20
• 2.1.1 試驗材料18
• 2.1.2 試劑藥品及溶液的配置18-19
• 2.1.3 試驗儀器及裝置19-20
• 2.2 研究方法20-23
• 2.2.1 秸稈三素測定的具體步驟20-21
• 2.2.2 測定還原糖量的具體步驟21-22
• 2.2.3 被測樣品的處理22-23
• 2.3 結(jié)果與分析23-37
• 2.3.1 秸稈原樣成分表23
• 2.3.2 葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)曲線23-24
• 2.3.3 恒溫加熱法24-27
• 2.3.4 超聲波預(yù)處理法27-30
• 2.3.5 高溫高壓預(yù)處理法30-33
• 2.3.6 冷凍法33-36
• 2.3.7 比較選擇較好的物理方法36-37
• 2.4 結(jié)論37-38
• 第三章 菌群發(fā)酵秸稈條件研究38-54
• 3.1 材料與方法38-39
• 3.1.1 試驗材料38
• 3.1.2 試驗藥品及溶液配制38
• 3.1.3 試驗儀器及裝置38-39
• 3.2 分析測定方法39-40
• 3.2.1 還原糖量測定39
• 3.2.2 培養(yǎng)基的優(yōu)化39-40
• 3.2.3 Plackett-Burman 設(shè)計法篩選重要影響因素40
• 3.2.4 33 析因試驗40
• 3.3 結(jié)果40-52
• 3.3.1 葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)曲線40-41
• 3.3.2 培養(yǎng)基的優(yōu)化41-45
• 3.3.3 Plackett-Burman 設(shè)計法篩選重要影響因子45-47
• 3.3.4 33 析因設(shè)計47-52
• 3.4 結(jié)論52-54
• 第四章 處理前后秸稈結(jié)構(gòu)對比分析54-59
• 4.1 材料54-55
• 4.1.1 試驗材料54
• 4.1.2 試驗儀器設(shè)備54-55
• 4.2 試驗方法55
• 4.2.1 樣品制備55
• 4.3 結(jié)果55-57
• 4.3.1 秸稈原材料55
• 4.3.2 物理預(yù)處理后的秸稈55-57
• 4.3.3 物理生物聯(lián)合處理后的秸稈57
• 4.4 結(jié)論57-59
• 第五章 結(jié)論與討論59-61
• 5.1 物理預(yù)處理59
• 5.2 菌群發(fā)酵秸稈條件優(yōu)化59-60
• 5.3 處理前后秸稈結(jié)構(gòu)對比60-61
• 參考文獻(xiàn)61-65
• 發(fā)表論文和科研情況說明65-66
• 致謝66-67

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