水稻秸稈同步糖化發(fā)酵法制備乙醇的工藝研究

【摘要】： 乙醇是重要再生能源,目前多以玉米等為原料生產(chǎn)乙醇。但隨著世界人口的不斷增長(zhǎng),糧食匱乏問(wèn)題日益嚴(yán)重,我國(guó)已經(jīng)開(kāi)始逐步限制糧食乙醇的生產(chǎn)。我國(guó)秸稈資源十分豐富,大部分沒(méi)有得到開(kāi)發(fā)和利用,由于目前秸稈轉(zhuǎn)化技術(shù)尚不成熟,無(wú)法開(kāi)展秸稈乙醇的工業(yè)化生產(chǎn)。本文以水稻秸稈為原料,針對(duì)目前秸稈預(yù)處理效果不佳且對(duì)設(shè)備要求高、纖維素酶酶活低及發(fā)酵過(guò)程復(fù)雜耗時(shí)長(zhǎng)等問(wèn)題,采用微波技術(shù)進(jìn)行預(yù)處理,利用本實(shí)驗(yàn)室保存的高產(chǎn)纖維素酶的黑曲霉菌株培養(yǎng)產(chǎn)纖維素酶,運(yùn)用同步糖化發(fā)酵技術(shù)生產(chǎn)乙醇,為利用水稻秸稈制備乙醇提供參考數(shù)據(jù)。主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)果如下: 1.水稻秸稈預(yù)處理工藝的研究。比較了秸稈的堿法和微波堿聯(lián)合預(yù)處理的工藝。只用堿處理秸稈時(shí),適宜的堿濃度為8%,得到的還原糖含量為11.53mg/mL。在此基礎(chǔ)上,利用微波堿聯(lián)合預(yù)處理,確定是適宜的微波劑量為4.8w/g,微波堿聯(lián)合處理的糖化效率比堿處理的糖化效率提高了27.02%。 2.高產(chǎn)纖維素酶黑曲霉菌株的篩選及培養(yǎng)條件的研究。從實(shí)驗(yàn)室保存的四株黑曲霉菌株中篩選出酶活高的黑曲霉M34。確定了黑曲霉M34基于最高酶活的產(chǎn)酶條件,溫度30℃、pH5.5、搖床轉(zhuǎn)速200 r/min的條件下培養(yǎng)6天,得到的初酶液的酶活為44.34 U/mg。 3.水稻秸稈同步糖化發(fā)酵制備乙醇的工藝研究。確定了水稻秸稈的同步糖化發(fā)酵工藝,在溫度為40℃,pH為4、纖維素酶的添加量為25U/g時(shí),加入8%的酵母進(jìn)行同步糖化發(fā)酵,此條件下發(fā)酵得到的乙醇轉(zhuǎn)化率為69.22%,乙醇得率為15.58%。 【關(guān)鍵詞】：水稻秸稈 乙醇 黑曲霉 纖維素酶 微波 同步糖化發(fā)酵
【學(xué)位授予單位】：華中農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類(lèi)號(hào)】：TQ223.122
【目錄】：

• 目錄4-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-8
• 1. 前言8-16
• 1.1 植物纖維素原料制備乙醇的研究8
• 1.2 纖維素原料乙醇制備工藝的研究8-14
• 1.2.1 纖維素原料預(yù)處理8-10
• 1.2.1.1 微波處理9-10
• 1.2.1.2 堿處理10
• 1.2.2 纖維素的水解10-12
• 1.2.2.1 化學(xué)法水解10-11
• 1.2.2.2 纖維素酶水解11-12
• 1.2.3 發(fā)酵產(chǎn)乙醇菌株12-13
• 1.2.4 乙醇發(fā)酵的同步糖化發(fā)酵工藝13-14
• 1.3 研究目的與主要研究?jī)?nèi)容14-16
• 1.3.1 研究目的與意義14
• 1.3.2 主要技術(shù)路線(xiàn)14-15
• 1.3.3 主要研究?jī)?nèi)容15-16
• 2 材料與方法16-23
• 2.1 試驗(yàn)材料16-17
• 2.1.1 試驗(yàn)材料16
• 2.1.2 主要試劑16-17
• 2.1.3 主要溶液及培養(yǎng)基的配制及作用17
• 2.1.3.1 察氏培養(yǎng)基17
• 2.1.3.2 液體產(chǎn)酶培養(yǎng)基17
• 2.1.3.3 土豆培養(yǎng)基17
• 2.1.3.4 發(fā)酵培養(yǎng)基17
• 2.2 主要儀器17-18
• 2.3 試驗(yàn)方法18-23
• 2.3.1 主要工藝路線(xiàn)18
• 2.3.2 樣品處理18-20
• 2.3.2.1 含水量的測(cè)定18-19
• 2.3.2.2 粗纖維含量測(cè)定19
• 2.3.2.3 粗蛋白質(zhì)含量測(cè)定19
• 2.3.2.4 灰分含量測(cè)定19
• 2.3.2.5 木質(zhì)素的測(cè)定19
• 2.3.2.6 半纖維素含量的測(cè)定19
• 2.3.2.7 還原糖含量的測(cè)定19
• 2.3.2.8 乙醇濃度的測(cè)定19-20
• 2.3.2.9 水稻秸稈酶解20
• 2.3.2.10 纖維素酶酶活的測(cè)定20
• 2.3.2.11 紅外檢測(cè)20
• 2.3.3 水稻秸稈預(yù)處理20-21
• 2.3.3.1 堿處理20
• 2.3.3.2 微波堿處理20-21
• 2.3.4 黑曲霉菌株產(chǎn)纖維素酶條件的研究21
• 2.3.4.1 黑曲霉菌株的活化與復(fù)壯21
• 2.3.4.2 黑曲霉菌株孢子懸液制備及接種量的確定21
• 2.3.4.3 黑曲霉產(chǎn)纖維素酶條件的研究21
• 2.3.5 乙醇同步糖化發(fā)酵工藝的研究21-22
• 2.3.6 數(shù)據(jù)分析22-23
• 3. 結(jié)果與分析23-36
• 3.1 水稻秸稈預(yù)處理23-27
• 3.1.1 原料的選擇23
• 3.1.2 水稻秸稈的預(yù)處理23-26
• 3.1.2.1 氫氧化鈉濃度對(duì)水稻秸稈水解的影響23-24
• 3.1.2.2 微波條件對(duì)水稻秸稈的影響24-26
• 3.1.3 小結(jié)26-27
• 3.2 黑曲霉產(chǎn)纖維素酶條件的研究27-33
• 3.2.1 黑曲霉菌株的活化與復(fù)壯27
• 3.2.2 產(chǎn)酶菌株孢子懸液制備27-28
• 3.2.3 培養(yǎng)時(shí)間對(duì)黑曲霉產(chǎn)纖維素酶酶活的影響28
• 3.2.4 溫度對(duì)黑曲霉產(chǎn)纖維素酶酶活的影響28-29
• 3.2.5 pH對(duì)黑曲霉產(chǎn)纖維素酶酶活的影響29-30
• 3.2.6 轉(zhuǎn)速對(duì)黑曲霉產(chǎn)纖維素酶酶活的影響30-31
• 3.2.7 正交實(shí)驗(yàn)31-32
• 3.2.8 小結(jié)32-33
• 3.3 水稻秸稈同步糖化發(fā)酵工藝研究33-36
• 4. 討論36-38
• 4.1 預(yù)處理水稻秸稈的方法36
• 4.2 纖維素原料發(fā)酵制備乙醇的菌種36
• 4.3 同步糖化發(fā)酵技術(shù)36-38
• 結(jié)論38-39
• 1 水稻秸稈預(yù)處理?xiàng)l件的確定38
• 2 產(chǎn)纖維素酶高酶活的黑曲霉的篩選及培養(yǎng)條件的確定38
• 3 水稻秸稈同步糖化發(fā)酵制備乙醇工藝的確定38-39
• 參考文獻(xiàn)39-44
• 致謝44-45
• 附錄45

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纖維素酶高產(chǎn)菌株的誘變選育    武秀琴;王敏;

木質(zhì)纖維素類(lèi)生物質(zhì)轉(zhuǎn)化生物乙醇預(yù)處理B2B工藝的發(fā)展研究    李文;潘家禎;許洪朋;

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里氏木霉生產(chǎn)纖維素酶的研究進(jìn)展    張繼泉,王瑞明,孫玉英,關(guān)鳳梅

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里氏木霉與黑曲霉混合發(fā)酵產(chǎn)纖維素酶的研究    方浩;宋向陽(yáng);趙晨;常錚;儲(chǔ)潔;勇強(qiáng);

黑曲霉纖維二糖酶基因的克隆及其在里氏木霉中的表達(dá)    王冰冰;夏黎明;杜風(fēng)光;

造紙污泥同步糖化發(fā)酵產(chǎn)乙醇的研究    江丹;李旭暉;朱明軍;

黑曲霉固態(tài)發(fā)酵及酶解玉米皮    胡慧東;許贛榮;

酶法糖化玉米芯發(fā)酵生產(chǎn)乙醇的研究    趙晶;陳明;張靖方;夏黎明;

稀土離子Sm~(3+)對(duì)黑曲霉所產(chǎn)纖維素酶活力的影響    尤佳;劉彥;楊樹(shù)林;

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興化10萬(wàn)畝水稻秸稈旋耕還田    記者 王庭君

日又現(xiàn)500余頭疑似“輻射牛”流散    

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帝斯曼公布黑曲霉基因組DNA序列    記者 施慧

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