玉米秸稈制取生物乙醇關(guān)鍵技術(shù)的研究

【摘要】： 在國內(nèi)外化石能源日益枯竭、環(huán)境不斷惡化、尋找新型替代能源的呼聲不斷高漲的情況下,生物乙醇以其清潔、燃燒值高、原料豐富、可再生等優(yōu)點(diǎn)贏得了全球的普遍關(guān)注。本論文正是在此情況下,對(duì)利用玉米秸稈為原料發(fā)酵生物乙醇進(jìn)行研究。 本文主要從富含纖維素原料的環(huán)境中篩選纖維素酶高產(chǎn)菌種,并以酸處理秸稈為底物發(fā)酵生產(chǎn)纖維素酶。利用剛果紅培養(yǎng)基和CMC-Na培養(yǎng)基進(jìn)行初篩和復(fù)篩,得到一株纖維素酶高產(chǎn)菌株。對(duì)其進(jìn)行生物學(xué)鑒定,初步確定為Penicillium sp.CLF-Y。 利用響應(yīng)面優(yōu)化法對(duì)Penicillium sp.CLF-Y的產(chǎn)酶培養(yǎng)基進(jìn)行優(yōu)化,得出優(yōu)化模型,產(chǎn)酶培養(yǎng)基的優(yōu)化組合為碳氮比14.65、液固比34.36、緩沖液體積13.29mL、秸稈：麥麩(g：g)7：3、裝液量120mL、微量元素1.5mL、pH 5.2。β-D-葡萄糖苷酶活力達(dá)到1215.38u／L,較優(yōu)化前提高了84.64%。 由動(dòng)力學(xué)研究得出β-D-葡萄糖苷酶的Km和Vmax分別為1.951mg／mL、0.427 mg／(mL-min)。最適反應(yīng)溫度為50℃,最適pH為4.8。粗酶液中加入甘油后,可提高纖維素酶的熱穩(wěn)定性,常溫下其半衰期由216.6h增加到495.1h。通過對(duì)兩種情況下ΔH*、ΔS*、ΔG*及活化能的計(jì)算,在另一方面證明了甘油可提高纖維素酶的熱穩(wěn)定性。 利用Penicillium sp.CLF-Y合成的粗酶液水解酸處理秸稈后獲得可發(fā)酵還原糖后,分別采用同步糖化發(fā)酵法和分步糖化發(fā)酵法對(duì)生物乙醇發(fā)酵工藝進(jìn)行研究,得出兩種工藝條件下秸稈的乙醇得率分別為0.176g／gDCS和0.128g／gDCS。 【關(guān)鍵詞】：生物乙醇 玉米秸稈 RSM 菌種篩選 動(dòng)力學(xué) 發(fā)酵
【學(xué)位授予單位】：西北大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類號(hào)】：TS262.2
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 第一章 緒論9-20
• 1.1 國內(nèi)外能源現(xiàn)狀9-11
• 1.2 木質(zhì)纖維素11-14
• 1.2.1 木質(zhì)纖維素的組成11-12
• 1.2.2 纖維素12-13
• 1.2.3 半纖維素13
• 1.2.4 木質(zhì)素13-14
• 1.3 纖維素降解菌的研究現(xiàn)狀14
• 1.4 纖維素酶14-16
• 1.4.1 纖維素酶的作用機(jī)理15
• 1.4.2 不同因素對(duì)纖維素酶的影響15
• 1.4.3 纖維素酶的熱力學(xué)研究15-16
• 1.5 響應(yīng)面優(yōu)化法在培養(yǎng)基優(yōu)化方面的應(yīng)用16-17
• 1.6 生物乙醇17-19
• 1.6.1 生物乙醇發(fā)酵菌種17
• 1.6.2 生物乙醇的發(fā)酵生產(chǎn)17-18
• 1.6.3 生物乙醇的應(yīng)用前景18-19
• 1.7 本文研究背景與主要內(nèi)容19-20
• 第二章 實(shí)驗(yàn)材料與方法20-30
• 2.1 實(shí)驗(yàn)儀器20-21
• 2.2 實(shí)驗(yàn)材料21-22
• 2.2.1 培養(yǎng)基21
• 2.2.2 試劑與材料21-22
• 2.2.3 待篩選樣品22
• 2.3 還原糖濃度的測(cè)定22-25
• 2.3.1 總還原糖標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制22-24
• 2.3.2 葡萄糖濃度的測(cè)定24-25
• 2.3.3 木糖濃度的測(cè)定25
• 2.4 酶活力的測(cè)定25-27
• 2.4.1 實(shí)驗(yàn)試劑26
• 2.4.2 羧甲基纖維素酶活力(CMCA)的測(cè)定26
• 2.4.3 濾紙酶活力(FPA)的測(cè)定26-27
• 2.4.4 β-D-葡萄糖苷酶活力的測(cè)定27
• 2.5 乙醇的檢測(cè)27-28
• 2.6 蛋白質(zhì)的檢測(cè)28-29
• 2.7 木質(zhì)纖維素成分的測(cè)定29-30
• 第三章 纖維素酶高產(chǎn)菌種的篩選30-37
• 3.1 實(shí)驗(yàn)原理30
• 3.2 纖維素酶高產(chǎn)菌的篩選30-31
• 3.2.1 樣品的處理30
• 3.2.2 分離純化30-31
• 3.2.3 剛果紅培養(yǎng)基篩選31
• 3.2.4 高產(chǎn)纖維素酶菌種的復(fù)篩31
• 3.3 菌株產(chǎn)酶特性的初步探索31-32
• 3.3.1 纖維素酶的存在狀態(tài)31
• 3.3.2 最佳pH值的確定31
• 3.3.3 最佳產(chǎn)酶時(shí)間的確定31-32
• 3.4 纖維素酶高產(chǎn)菌的鑒定32
• 3.5 結(jié)果與討論32-37
• 3.5.1 初篩結(jié)果32-33
• 3.5.2 菌種復(fù)篩結(jié)果33-34
• 3.5.3 菌株產(chǎn)酶特性34-35
• 3.5.4 菌種鑒定的結(jié)果35-37
• 第四章 產(chǎn)酶培養(yǎng)基的優(yōu)化37-56
• 4.1 引言37-38
• 4.2 單因素實(shí)驗(yàn)38-42
• 4.2.1 氮源的確定38
• 4.2.2 碳氮比的確定38-39
• 4.2.3 秸稈與麥麩的配比39
• 4.2.4 液固比的確定39-40
• 4.2.5 裝液量的確定40
• 4.2.6 pH值的確定40-41
• 4.2.7 緩沖液體積的確定41
• 4.2.8 微量元素體積的確定41-42
• 4.3 響應(yīng)曲面優(yōu)化法42-43
• 4.3.1 Planckett-Burman實(shí)驗(yàn)42
• 4.3.2 最陡爬坡實(shí)驗(yàn)42-43
• 4.3.3 中心復(fù)合實(shí)驗(yàn)43
• 4.3.4 產(chǎn)酶培養(yǎng)基驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)43
• 4.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析43-54
• 4.4.1 單因素實(shí)驗(yàn)43-48
• 4.4.2 Planckett-Burman實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析48-49
• 4.4.3 最陡爬坡實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析49-50
• 4.4.4 中心復(fù)合實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析50-54
• 4.4.5 驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析54
• 4.5 結(jié)論54-56
• 第五章 β-D-葡萄糖苷酶動(dòng)力學(xué)研究56-63
• 5.1 實(shí)驗(yàn)步驟56-58
• 5.1.1 溫度對(duì)酶活力的影響56
• 5.1.2 β-D-葡萄糖苷酶動(dòng)力學(xué)參數(shù)的確定56-57
• 5.1.3 甘油對(duì)β-D-葡萄糖苷酶熱穩(wěn)定性的影響57
• 5.1.4 β-D-葡萄糖苷酶熱動(dòng)力學(xué)的研究57-58
• 5.2 結(jié)果與討論58-62
• 5.2.1 最適反應(yīng)溫度的確定58-59
• 5.2.2 米氏常數(shù)K_m和最大反應(yīng)速率V_(max)的確定59-60
• 5.2.3 熱動(dòng)力學(xué)研究結(jié)果與分析60-62
• 5.3 小結(jié)62-63
• 第六章 生物乙醇的生產(chǎn)63-69
• 6.1 發(fā)酵原理63
• 6.2 實(shí)驗(yàn)方法63-64
• 6.2.1 纖維素酶的發(fā)酵生產(chǎn)63
• 6.2.2 秸稈的酶解63
• 6.2.3 SHF法發(fā)酵生物乙醇63-64
• 6.2.4 SSF法發(fā)酵生物乙醇64
• 6.3 結(jié)果與討論64-68
• 6.3.1 Saccharomyces cerevisiae在SHF下的乙醇產(chǎn)量64
• 6.3.2 Saccharomyces cerevisiae在SSF下的乙醇產(chǎn)量64-65
• 6.3.3 兩種工藝條件的分析比較65-68
• 6.4 小結(jié)68-69
• 結(jié)論與展望69-71
• 結(jié)論69-70
• 展望70-71
• 參考文獻(xiàn)71-79
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的科研成果79-80
• 致謝80

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飼料原料資源匱乏出路何在    山東農(nóng)業(yè)大學(xué) 王紀(jì)亭

“海立動(dòng)力學(xué)院”揭牌    盧穎石林

體制改革促發(fā)展    孫欽波

2009年印染行業(yè)節(jié)能減排優(yōu)秀技術(shù)創(chuàng)新成果推介    

酶制劑在飼料中的作用    中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院畜牧研究所 張軍民 韓懷動(dòng)

動(dòng)力學(xué)三大支拄的特性及其應(yīng)用淺析    貴州省黔東南州岑鞏縣中學(xué) 向發(fā)明

“華潤”如何發(fā)酵啤酒資本    孫潛彤 武力

低聚糖和纖維類碳源對(duì)里氏木霉合成纖維素酶的誘導(dǎo)作用    張曉萍

新型嗜熱纖維素酶的性質(zhì)研究及協(xié)同水解纖維素作用    王玉國

黑翅土白蟻體內(nèi)纖維素酶編碼基因的克隆與表達(dá)    陳春潤

酶水解漂白針葉木纖維結(jié)構(gòu)和性能的研究    杜敏

福壽螺（Ampullaria crossean）多功能纖維素酶EGX的研究    王驥

三種類型木質(zhì)纖維素的白腐菌降解異質(zhì)性研究    余洪波

木霉菌株產(chǎn)酶培養(yǎng)及其特定底物酶解過程研究    馮月

磁性納米顆粒固定纖維素酶和產(chǎn)酶絲狀真菌轉(zhuǎn)化的研究    廖紅東

纖維素酶高效水解、回收再用與反應(yīng)機(jī)理的研究    張名佳

云斑天牛纖維素酶Ⅱ轉(zhuǎn)基因家蠶的制作及其相關(guān)特性研究    夏定國

玉米秸稈制取生物乙醇關(guān)鍵技術(shù)的研究    楊敏

纖維素酶水解動(dòng)力學(xué)及影響因素研究    夏安

產(chǎn)耐高溫纖維素酶細(xì)菌的篩選及酶學(xué)性質(zhì)研究    賀蕓

特異腐質(zhì)霉Humicola insolens（YH-8）纖維素酶的分離純化及性質(zhì)研究    王在貴

尖孢鐮刀菌高產(chǎn)纖維素酶菌株的篩選鑒定及發(fā)酵條件優(yōu)化    王瑋

黑曲霉中纖維素酶的分離純化與表征及其動(dòng)力學(xué)作用機(jī)制    沈志揚(yáng)

糖蜜酒精廢液誘導(dǎo)康氏木霉產(chǎn)纖維素酶的研究    林元山

嗜堿性芽孢桿菌Bacillus sp.AC-2產(chǎn)纖維素酶的研究    舒勤

產(chǎn)纖維素酶菌株的篩選及不同添加劑在青貯飼料中的應(yīng)用研究    夏友國

玉米秸稈酶水解及發(fā)酵乳酸的研究    黃愛玲