玉米秸稈制備生物乙醇及其綜合利用

【摘要】： 人類社會(huì)的發(fā)展和進(jìn)步始終和能源的開發(fā)與利用密切相關(guān),化石能源作為主流能源為人類社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起到了巨大的推動(dòng)作用,但其大量消耗致使其接近枯竭,同時(shí)也帶來嚴(yán)重的環(huán)境污染。發(fā)展新型可再生能源迫在眉睫。生物能源尤其是生物乙醇是解決能源問題和減少溫室氣體排放的關(guān)鍵途徑之一。利用地球上最豐富的可再生資源木質(zhì)纖維素生產(chǎn)生物乙醇具有廣闊的發(fā)展前景。 木質(zhì)纖維素生產(chǎn)生物乙醇的基本路線為預(yù)處理、纖維素的降解、乙醇的發(fā)酵和乙醇的分離四個(gè)部分,其中難點(diǎn)為預(yù)處理、木糖利用和纖維素降解。 稀硫酸預(yù)處理作為本文主要預(yù)處理方法,單因素實(shí)驗(yàn)顯示各因素最佳水平為:溫度130℃,固液比1:20,酸濃度0.75%(v·v~(-1))和時(shí)間30min。稀磷酸預(yù)處理單因素條件為125℃,1.00%(v·v~(-1)),固液比1:30,處理秸稈粉50min。 稀酸預(yù)處理生成的木糖分別用于發(fā)酵基因重組菌Escherichia coli BL21表達(dá)單細(xì)胞蛋白類人膠原蛋白和培養(yǎng)產(chǎn)氫菌Enterobacter FML-C_1進(jìn)行生物制氫。結(jié)果類人膠原蛋白表達(dá)量提高了50.00%,木糖利用率63.71%;生物制氫中每升培養(yǎng)液獲得最大產(chǎn)氫量460mLH_2,木糖利用率80.93%。 纖維素的降解的研究主要集中在纖維素高效降解菌株的篩選上。從富含纖維素的環(huán)境中采集菌種。以濾紙赫奇遜固體培養(yǎng)基和纖維素固體培養(yǎng)基初篩,再以濾紙無機(jī)鹽培養(yǎng)基和剛果紅培養(yǎng)基進(jìn)行復(fù)篩,最終篩選出5株降解效果較好的菌種。 利用所篩纖維素高效降解菌種分別進(jìn)行分步糖化發(fā)酵法和同步糖化發(fā)酵法,獲得乙醇產(chǎn)率分別為0.17g/gDS和0.076g/gDS。 【關(guān)鍵詞】：生物乙醇 木質(zhì)纖維素 預(yù)處理 菌種篩選 乙醇發(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】：2009
【分類號(hào)】：TQ352.6
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-10
• 第1章 緒論10-24
• 1.1 可再生能源中的生物能源10-11
• 1.2 生物乙醇11-12
• 1.3 木質(zhì)纖維素12-15
• 1.3.1 木質(zhì)纖維素的成分12-13
• 1.3.2 木質(zhì)纖維素的結(jié)構(gòu)13
• 1.3.3 纖維素13-14
• 1.3.4 半纖維素14-15
• 1.3.5 木質(zhì)素15
• 1.4 預(yù)處理15-20
• 1.4.1 稀酸預(yù)處理15-17
• 1.4.2 堿預(yù)處理17-18
• 1.4.3 蒸汽爆破法18-19
• 1.4.4 氨纖維爆破法19
• 1.4.5 生物法預(yù)處理19-20
• 1.5 生物乙醇制備中的"多維利用"和"生物精煉"20-21
• 1.6 纖維素酶21-22
• 1.6.1 纖維素酶結(jié)構(gòu)21
• 1.6.2 纖維素酶活的影響因素及其提高方法21-22
• 1.7 乙醇發(fā)酵22-23
• 1.8 從木質(zhì)纖維素到生物乙醇23
• 1.9 生物乙醇制備的難點(diǎn)和本文要點(diǎn)23-24
• 第2章 稀酸預(yù)處理24-33
• 2.1 實(shí)驗(yàn)原理24
• 2.2 實(shí)驗(yàn)材料24-25
• 2.2.1 預(yù)處理24
• 2.2.2 差重法24-25
• 2.2.3 DNS定量測糖25
• 2.3 實(shí)驗(yàn)儀器25
• 2.4 實(shí)驗(yàn)方法25-27
• 2.4.1 預(yù)處理25-26
• 2.4.2 差重法26
• 2.4.3 DNS定量測糖26-27
• 2.5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論27-33
• 2.5.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線27-28
• 2.5.2 稀酸預(yù)處理28-33
• 第3章 稀酸預(yù)處理液綜合高效利用33-44
• 3.1 實(shí)驗(yàn)原理33
• 3.2 實(shí)驗(yàn)材料33-34
• 3.2.1 預(yù)處理33
• 3.2.2 培養(yǎng)基33-34
• 3.2.3 菌種34
• 3.3 實(shí)驗(yàn)儀器34-35
• 3.4 實(shí)驗(yàn)方法35-36
• 3.4.1 預(yù)處理35
• 3.4.2 還原糖成分定量分析35
• 3.4.3 氫氣含量測定35
• 3.4.4 還原糖總量定量測定35
• 3.4.5 Escherichia coliBL21秸稈預(yù)處理培養(yǎng)基的優(yōu)化35-36
• 3.4.6 秸稈預(yù)處理培養(yǎng)基培養(yǎng)基因重組大腸桿菌Escherichia coli BL2136
• 3.4.7 用制氫培養(yǎng)基培養(yǎng)產(chǎn)氫菌Enterobacter FML-C_136
• 3.4.8 蛋白質(zhì)總量定量測定36
• 3.5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果和討論36-44
• 3.5.1 預(yù)處理36-38
• 3.5.2 Escherichia coliBL21秸稈預(yù)處理培養(yǎng)基的優(yōu)化38-39
• 3.5.3 秸稈預(yù)處理培養(yǎng)基培養(yǎng)基因重組大腸桿菌Escherichia coli BL2139-42
• 3.5.4 用制氫培養(yǎng)基培養(yǎng)產(chǎn)氫菌Enterobacter FML-C_142-44
• 第4章 高效降解纖維素菌株的篩選及其產(chǎn)纖維素酶的研究44-54
• 4.1 實(shí)驗(yàn)原理44-45
• 4.1.1 初篩和復(fù)篩44
• 4.1.2 酶活檢測44-45
• 4.2 實(shí)驗(yàn)材料45-46
• 4.2.1 纖維素酶活力測定所需試劑和材料45
• 4.2.2 預(yù)處理45
• 4.2.3 培養(yǎng)基45-46
• 4.3 實(shí)驗(yàn)儀器46
• 4.4 實(shí)驗(yàn)方法46-48
• 4.4.1 初篩46-47
• 4.4.2 復(fù)篩47
• 4.4.3 預(yù)處理和降解糖化能力測試47
• 4.4.4 纖維素鈉酶活力47
• 4.4.5 濾紙酶活力47-48
• 4.4.6 胞內(nèi)產(chǎn)酶和胞外產(chǎn)酶的測定和鑒別48
• 4.4.7 最佳產(chǎn)酶時(shí)間的確定48
• 4.5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論48-54
• 4.5.1 初篩結(jié)果49
• 4.5.2 復(fù)篩結(jié)果49-50
• 4.5.3 預(yù)處理和降解糖化能力測試結(jié)果50-51
• 4.5.4 胞內(nèi)酶活和胞外酶活的比較51-52
• 4.5.5 最佳產(chǎn)酶時(shí)間的確定52-54
• 第5章 兩種生物乙醇制備法的比較54-59
• 5.1 實(shí)驗(yàn)原理54
• 5.1.1 分步糖化發(fā)酵法54
• 5.1.2 同步糖化發(fā)酵法54
• 5.2 實(shí)驗(yàn)材料54-55
• 5.2.1 預(yù)處理54-55
• 5.2.2 培養(yǎng)基55
• 5.2.3 菌種55
• 5.3 實(shí)驗(yàn)儀器55
• 5.4 實(shí)驗(yàn)方法55-56
• 5.4.1 預(yù)處理和降解糖化55-56
• 5.4.2 醇的測定56
• 5.4.3 分步糖化發(fā)酵法56
• 5.4.4 同步糖化發(fā)酵法56
• 5.5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論56-59
• 5.5.1 分步糖化發(fā)酵法56-57
• 5.5.2 同步糖化發(fā)酵法57-59
• 結(jié)論59-60
• 參考文獻(xiàn)60-67
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的科研成果67-68
• 致謝68

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木質(zhì)纖維生物量一步法(SSF)轉(zhuǎn)化成乙醇的研究進(jìn)展    張德強(qiáng),黃鎮(zhèn)亞,張志毅

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灰綠曲霉高產(chǎn)纖維素酶突變株的選育及特性研究    杜娟

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產(chǎn)結(jié)晶纖維素酶的嗜熱菌鑒定和酶純化及性質(zhì)研究    吳窈畫

廢報(bào)紙同步糖化發(fā)酵生產(chǎn)燃料乙醇    侯金淑

潛流人工濕地啟動(dòng)期反硝化碳源補(bǔ)充技術(shù)研究    楊思璐

玉米秸稈降解及其生產(chǎn)乙醇的研究    趙磊

發(fā)酵甜高粱秸稈高產(chǎn)酒精酵母菌株的篩選與優(yōu)化    任麗

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利用固體廢棄物微生物發(fā)酵產(chǎn)氫研究進(jìn)展    王娟;翟世濤;夏志強(qiáng);張磊;

生物質(zhì)發(fā)酵制氫過程基礎(chǔ)研究    李濤

木質(zhì)纖維素預(yù)處理及提高纖維素酶水解效率的研究    劉媛媛

生物質(zhì)發(fā)酵制氫細(xì)菌的富集優(yōu)化研究及產(chǎn)氫過程分析    計(jì)新靜

機(jī)械攪拌下汽爆玉米秸稈酶解的實(shí)驗(yàn)研究    李紅偉

一體化兩相厭氧反應(yīng)器玉米秸稈產(chǎn)氣研究    孫向文

不同糖濃度甘蔗汁酒精發(fā)酵過程的試驗(yàn)研究    郭青松

高溫放線菌GPL1纖維素酶的酶學(xué)性質(zhì)研究    龐宗文;董志剛;梁靜娟;陳思名;韋平;黃日波;

中國作物秸稈資源利用現(xiàn)狀分析    高祥照,馬文奇,馬常寶,張福鎖,王運(yùn)華

美國新能源戰(zhàn)略初探    李懷義

高產(chǎn)纖維素酶菌株的誘變選育研究    范琳,牛艷芳,房耀維

纖維素酶系高產(chǎn)菌株的選育    曾文青,劉蓉,曾勤

纖維素酶分子結(jié)構(gòu)和功能研究進(jìn)展    閻伯旭,齊飛,張穎舒,高培基

微生物產(chǎn)生的木聚糖酶的功能和應(yīng)用    朱靜,嚴(yán)自正

纖維素酶在動(dòng)物營養(yǎng)上的研究進(jìn)展    余東游,馮杰

纖維素酶的底物專一性    閻伯旭,高培基

纖維素酶纖維素吸附區(qū)的結(jié)構(gòu)與功能    汪天虹,王春卉,高培基

日本開發(fā)稻草生物乙醇技術(shù)    舟彤;

德擬提高汽油中生物乙醇摻混率    

三菱重工驗(yàn)證了秸桿生產(chǎn)生物乙醇工藝    錢伯章;

中國將大幅提高生物乙醇產(chǎn)量    

世界乙醇產(chǎn)業(yè)開始步入黃金發(fā)展期    錢伯章;

Novozymes在中國建成世界最大的酶發(fā)酵工廠    

Danisco公司在生物燃料用酶領(lǐng)域增長強(qiáng)勁    陳云偉;

未來的能源之星——生物丁醇    

新一代的生物燃料——丁醇的開發(fā)動(dòng)向    宋錦玉;

國際市場    

焦化苯與生物乙醇烷基化合成乙苯的研究    孫林平;劉民;王祥生;郭新聞;

破解能源與環(huán)境難題：液體生物燃料的前景與政策作用空間    張利華;楊穎;高思揚(yáng);徐曉新;

V．P/HZSM-5催化生物乙醇流化床脫水制乙烯的研究(英文)    洪愛珠;顏桂煬;劉欣萍;肖荔人;陳慶華;

Nb_2O_5改性HZSM-5催化生物乙醇脫水制乙烯    李寧;陸翠云;許冬生;韓毓旺;

邊際土地開發(fā)、非糧作物生產(chǎn)與生物質(zhì)能源的發(fā)展    許慶;章暉;吳方衛(wèi);

為滿足21世紀(jì)能源、環(huán)境和經(jīng)濟(jì)的需求醇類燃料的作用——第十四屆國際醇類燃料會(huì)議技術(shù)總結(jié)    傅茂林;尚秀鏡;

組合式生物質(zhì)能應(yīng)用開發(fā)研究    張小可;薛佳卿;

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糧食!石油!生物燃料?——解決中國石油與“三農(nóng)”兩大心腹之患的戰(zhàn)略思考    石元春;

汽車的燃料效率    

廣西生物乙醇遭遇發(fā)展瓶頸    黃永卓

南陽召開生物乙醇示范項(xiàng)目研討會(huì)    李瑞 陳鐵

南陽參與歐盟生物乙醇項(xiàng)目正式啟動(dòng)    陳鐵 李瑞

美國生物乙醇項(xiàng)目建設(shè)如火如荼    王秀蘭

歐盟生物乙醇示范項(xiàng)目啟動(dòng)    記者　孫中杰 通訊員　李 瑞

德國：有種汽車會(huì)“喝酒”,而且還可能喝到免費(fèi)酒    郇公弟

歐盟生物乙醇示范項(xiàng)目啟動(dòng)    杜風(fēng)光 陳鐵 李瑞

“鯨吞”34億蒲玉米 美國生物乙醇胃口巨大    本報(bào)記者 盧進(jìn)

日本用大米生產(chǎn)乙醇,目前不經(jīng)濟(jì),以后不好說    怡文

我國邊際性土地利用潛力大    周錚

納米HZSM-5分子篩催化劑上生物乙醇制C_2-C_4輕烯烴    畢見東

高產(chǎn)酒精酵母菌的分子改造及一步發(fā)酵菊粉或木薯淀粉生產(chǎn)酒精    王紀(jì)明

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生物燃料發(fā)展及其影響研究    蘭肇華

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在轉(zhuǎn)基因水稻種子里表達(dá)生產(chǎn)纖維素酶    王煒

納米構(gòu)筑Ni/ZrO_2催化劑在乙醇水蒸汽重整制氫中的研究    李水榮

Zn/Mn/ZSM-5催化生物乙醇脫水制乙烯的研究    潘鋒

銅藻制備生物乙醇的原料預(yù)處理及發(fā)酵條件優(yōu)化研究    包海軍

玉米秸稈制取生物乙醇關(guān)鍵技術(shù)的研究    楊敏