發(fā)酵稻草秸稈產(chǎn)燃料乙醇研究

【摘要】： 隨著能源消耗的增加,全球正面臨著復雜的經(jīng)濟和環(huán)境問題,想保持和提高我們的生活質(zhì)量,就必須嚴肅的對待該問題。利用生物質(zhì)(秸稈)纖維為原料生產(chǎn)燃料乙醇成為一項迫切的、具有重要戰(zhàn)略意義的任務,既能解決能源危機,又能保護環(huán)境、充分利用資源。論文由此立題,進行利用稻草秸稈生產(chǎn)燃料乙醇的研究。研究結果主要為以下幾個方面： (1)經(jīng)過堿處理除去稻草的木質(zhì)素后,對綠色木霉發(fā)酵稻草產(chǎn)酶活進行研究。首先單因素分析培養(yǎng)基成分(麩皮添加比例、硫酸銨添加量、發(fā)酵液初始pH值),得到最佳產(chǎn)酶培養(yǎng)基：麩皮添加比例25%、硫酸銨的添加量0.1%、初始pH為5。然后采用Plackett-Burman實驗對發(fā)酵條件(初始pH、發(fā)酵時間、裝液量、發(fā)酵溫度、接種量、料水比、通氣量)進行篩選,得出綠色木霉發(fā)酵稻草產(chǎn)纖維素酶活最佳的培養(yǎng)條件是：初始pH為4、發(fā)酵時間24小時、裝液量150mL/250mL、發(fā)酵溫度30℃、接種量發(fā)酵24h的種子液10mL、料水比2.0%、紗布4層,得到酶活36.4U。 (2)研究綠色木霉發(fā)酵堿處理的稻草產(chǎn)葡萄糖的培養(yǎng)基和培養(yǎng)條件。單因素確定培養(yǎng)基(麩皮添加比例、硫酸銨添加量、發(fā)酵液初始pH值)的變化范圍后,采用響應面對3個因素優(yōu)化,得到最經(jīng)濟的產(chǎn)糖培養(yǎng)基的條件是：不添加麩皮、不添加硫酸銨、初始pH為4.5。然后采用Plackett-Burman實驗對產(chǎn)葡萄糖的發(fā)酵條件(初始pH、發(fā)酵時間、裝液量、發(fā)酵溫度、接種量、料水比、通氣量)進行篩選,得出影響葡萄糖產(chǎn)率重要因素：初始pH、發(fā)酵時間、料水比,響應面優(yōu)化這三個因素,得到綠色木霉產(chǎn)葡萄糖的最佳培養(yǎng)條件是：PH為4.5、發(fā)酵時間2天、料水比2.5%、裝液量100mL/250mL、發(fā)酵溫度30℃、接種量發(fā)酵24h的種子液10mL、紗布12層,葡萄糖產(chǎn)率最大為190.3 mg.g-1。 (3)研究釀酒酵母發(fā)酵前期產(chǎn)糖發(fā)酵液產(chǎn)乙醇的培養(yǎng)條件。單因素確定培養(yǎng)條件(接種量、發(fā)酵時間、通氣量)是否影響乙醇產(chǎn)率。響應面優(yōu)化培養(yǎng)條件,得到最佳產(chǎn)乙醇培養(yǎng)條件為：接種量5環(huán)、發(fā)酵時間4天、紗布的層數(shù)為16層、乙醇的最大轉化率為10.5%。 【關鍵詞】：稻草秸稈 綠色木霉 釀酒酵母 發(fā)酵 燃料乙醇
【學位授予單位】：南昌大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2010
【分類號】：TQ223.122
【目錄】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 第一章 緒論8-24
• 1.1 概述8-9
• 1.2 纖維素原料的來源及預處理9-14
• 1.2.1 纖維素原料來源9-10
• 1.2.2 纖維素原料的結構10-12
• 1.2.3 纖維素原料的預處理12-14
• 1.2.4 纖維素原料稻草秸稈的生物質(zhì)利用14
• 1.3 綠色木霉14-18
• 1.3.1 綠色木霉生物學特性14-15
• 1.3.2 綠色木霉降解纖維素機制15-18
• 1.4 天然纖維素原料發(fā)酵產(chǎn)乙醇18-21
• 1.4.1 發(fā)酵纖維素產(chǎn)乙醇技術18
• 1.4.2 發(fā)酵產(chǎn)乙醇的菌種18
• 1.4.3 秸稈發(fā)酵產(chǎn)乙醇工藝18-21
• 1.5 天然纖維素原料發(fā)酵產(chǎn)乙醇的應用現(xiàn)狀21-24
• 第二章 綠色木霉發(fā)酵稻草產(chǎn)纖維素酶活研究24-36
• 2.1 實驗材料25-27
• 2.1.1 材料25
• 2.1.2 主要儀器設備25
• 2.1.3 主要試劑25-26
• 2.1.4 培養(yǎng)基26-27
• 2.2 實驗方法27-29
• 2.2.1 斜面種子培養(yǎng)27
• 2.2.2 原料的預處理27
• 2.2.3 綠色木霉菌體性質(zhì)研究27-28
• 2.2.4 綠色木霉發(fā)酵稻草產(chǎn)酶活培養(yǎng)基的優(yōu)化28
• 2.2.5 綠色木霉發(fā)酵稻草產(chǎn)酶活培養(yǎng)條件的篩選28-29
• 2.3 實驗結果與討論29-36
• 2.3.1 不同時間綠色木霉酶活和菌體的生長29-31
• 2.3.2 不同預處理對稻草木質(zhì)素去除的影響31
• 2.3.3 不同碳源對綠色木霉發(fā)酵稻草產(chǎn)酶活的影響31-32
• 2.3.4 不同氮源添加量對綠色木霉發(fā)酵稻草產(chǎn)酶活的影響32
• 2.3.5 不同初始pH對綠色木霉發(fā)酵稻草產(chǎn)酶活的影響32-33
• 2.3.6 發(fā)酵稻草產(chǎn)酶活培養(yǎng)條件的篩選實驗33-36
• 第三章 綠色木霉發(fā)酵稻草產(chǎn)糖研究36-53
• 3.1 實驗材料36
• 3.2 實驗方法36-40
• 3.2.1 綠色木霉發(fā)酵稻草糖產(chǎn)量培養(yǎng)基的優(yōu)化36-38
• 3.2.2 綠色木霉發(fā)酵稻草糖產(chǎn)量培養(yǎng)條件的篩選38-39
• 3.2.3 發(fā)酵稻草糖產(chǎn)量培養(yǎng)條件的響應面優(yōu)化39-40
• 3.3 實驗結果與討論40-53
• 3.3.1 不同碳源對綠色木霉發(fā)酵稻草糖產(chǎn)量的影響40-41
• 3.3.2 不同氮源添加量對綠色木霉發(fā)酵稻草糖產(chǎn)量的影響41-42
• 3.3.3 不同初始pH對綠色木霉發(fā)酵稻草糖產(chǎn)量的影響42
• 3.3.4 發(fā)酵稻草糖產(chǎn)量培養(yǎng)基的響應面優(yōu)化42-46
• 3.3.5 發(fā)酵稻草糖產(chǎn)量培養(yǎng)條件的篩選實驗46-48
• 3.3.6 發(fā)酵稻草糖產(chǎn)量培養(yǎng)條件的響應面優(yōu)化48-53
• 第四章 酵母菌發(fā)酵糖產(chǎn)乙醇研究53-62
• 4.1 實驗材料53
• 4.2 實驗方法53-55
• 4.2.1 對產(chǎn)糖發(fā)酵液的處理53-54
• 4.2.2 釀酒酵母對發(fā)酵稻草產(chǎn)乙醇發(fā)酵條件的優(yōu)化54
• 4.2.3 發(fā)酵稻草產(chǎn)乙醇發(fā)酵條件的響應面優(yōu)化54-55
• 4.3 實驗結果與討論55-62
• 4.3.1 不同的通氣量對乙醇產(chǎn)量的影響55-56
• 4.3.2 不同的酵母菌接種量對乙醇產(chǎn)量的影響56-57
• 4.3.3 不同的發(fā)酵時間對乙醇產(chǎn)量的影響57
• 4.3.4 發(fā)酵稻草產(chǎn)乙醇的響應面優(yōu)化57-62
• 致謝62-63
• 參考文獻63-69
• 附錄 分析檢測方法69-75
• 攻讀學位期間的研究成果75

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