脱毒和萃取技术发酵玉米秸秆水解液产丁醇研究

发布时间：2021-03-07 04:21

　　随着能源危机和环境问题的日益突出,使得新型可再生能源开发迫在眉睫。丁醇具有能量密度较高等优点,在替代汽油作为燃料方面性能优于乙醇。利用木质纤维质原料发酵生产丁醇,能够有效降低发酵过程的原料成本。本文在研究玉米秸秆水解液中有毒物质对丁醇发酵影响的基础上,探索了不同脱毒方法对玉米秸秆水解液中有毒物质的去除效果及其对丁醇发酵的影响,构建了玉米秸秆水解液高效脱毒技术体系;通过萃取剂的选择、丁醇萃取发酵条件的优化,建立高效的纤维丁醇萃取发酵工艺,以期为纤维丁醇工业化生产提供技术支撑。首先对6种玉米秸秆水解液中存在的抑制物进行研究,分析这些物质对发酵过程的影响。结果表明:在1 g/L添加量发酵结果中对C.acetobutylicum CICC 8016抑制作用从高到低依次为香豆酸、甲酸钠、乙酰丙酸、糠醛、5-HMF。添加0.5 g/L甲酸钠就可以抑制78.7%的总溶剂产量,添加3 g/L乙酰丙酸对总溶剂的抑制率只有12.4%。1 g/L糠醛存在时就会使发酵有所延滞,2 g/L就完全抑制了菌体生长和溶剂产生;而5-HMF在0.1¹ g/L的添加浓度对菌体生长和溶剂产生影响均不太... 

【文章来源】：河南农业大学河南省

【文章页数】：68 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
致谢
摘要
abstract
第一章 文献综述
    1 燃料丁醇研究现状
        1.1 丁醇发酵概述
        1.2 丁醇发酵技术的改进
    2 萃取发酵
    3 木质纤维素水解液脱毒与丁醇发酵研究进展
        3.1 木质纤维素水解液的构成
        3.2 水解抑制物对丁醇发酵的影响
            3.2.1 酸类物质
            3.2.2 醛类物质
            3.2.3 酚类物质
        3.3 水解液脱毒
            3.3.1 物理法脱毒
            3.3.2 化学法脱毒
            3.3.3 生物脱毒
        3.4 纤维丁醇脱毒发酵
    4 课题研究意义、目的和内容
        4.1 立题意义和目的
        4.2 课题研究内容
    5 技术路线
第二章 玉米秸秆水解液脱毒与丁醇发酵研究
    1 材料与方法
        1.1 菌种
        1.2 玉米秸秆
        1.3 离子交换树脂
        1.4 酶制剂
        1.5 培养基
            1.5.1 活化培养基
            1.5.2 种子培养基
            1.5.3 发酵培养基
            1.5.4 抑制物添加培养基
        1.6 菌种活化
        1.7 种子液制备
        1.8 玉米秸秆水解液制备
        1.9 水解液脱毒
            1.9.1 阴离子交换树脂脱毒
            1.9.2 Overliming过中和酸碱脱毒
            1.9.3 萃取脱毒
            1.9.4 汽提脱毒
            1.9.5 旋转蒸发脱毒
        1.10玉米秸秆水解液脱毒后发酵试验
        1.11总溶剂的测定
        1.12残糖、有机酸和抑制物测定方法
        1.13总酚测定方法
        1.14溶剂产生速率和发酵得率的计算
    2 结果与分析
        2.1 玉米秸秆水解液成分分析
        2.2 玉米秸秆水解液中抑制物对C. acetobutylicum CICC8016丁醇发酵的影响
            2.2.1 甲酸钠对C. acetobutylicum CICC8016的影响
            2.2.2 乙酸钠对C. acetobutylicum CICC8016的影响
            2.2.3 乙酰丙酸对C. acetobutylicum CICC8016的影响
            2.2.4 香豆酸对C. acetobutylicum CICC8016的影响
            2.2.5 5-羟甲基糠醛对C. acetobutylicum CICC8016的影响
            2.2.6 糠醛对C. acetobutylicum CICC8016的影响
            2.2.7 6 种水解液抑制物对C. acetobutylicum CICC 8016发酵影响比较
        2.3 玉米秸秆水解液脱毒研究
            2.3.1 Overliming（过中和酸碱）脱毒法
            2.3.2 萃取脱毒法
            2.3.3 汽提脱毒法
            2.3.4 旋转蒸发脱毒法
            2.3.5 离子交换树脂脱毒法
            2.3.6 5 种脱毒方法脱毒效果比较
        2.4 玉米秸秆水解液脱毒后丁醇发酵研究
        2.5 高浓度玉米秸秆水解糖D301脱毒后丁醇发酵
    3 本章小结
第三章 玉米秸秆水解液丙酮丁醇萃取发酵研究
    1 材料与方法
        1.1 材料
        1.2 萃取剂
        1.3 菌种活化和种子液制备
        1.4 生物柴油前处理
        1.5 萃取剂分离系数的测定
        1.6 丁醇萃取发酵
            1.6.1 生物相容性试验
            1.6.2 萃取剂添加时间试验
            1.6.3 萃取剂添加比例试验
        1.7 玉米秸秆水解液制备
        1.8 总溶剂和残糖的测定
        1.9 分配系数、萃取效率、萃取强度和萃取产量的计算
    2 结果与分析
        2.1 萃取剂分配系数的测定
        2.2 萃取剂生物相容性试验
        2.3 水解液丁醇萃取发酵与传统发酵比较
        2.4 油醇添加时间对萃取发酵效果的影响
        2.5 油醇添加比例对萃取效果的影响
        2.6 玉米秸秆水解液经D301脱毒后油醇萃取发酵
        2.7 高糖浓度玉米秸秆水解液经D301脱毒后油醇萃取发酵
    3 本章小结
第四章 结果与讨论
    1 本文主要结论
    2 讨论
        2.1 玉米秸秆水解液中抑制物对丁醇发酵的影响
        2.2 纤维丁醇脱毒和发酵
        2.3 油醇在纤维丁醇萃取发酵中的优点和存在的问题
        2.4 展望
参考文献


【参考文献】：
期刊论文
[1]阴离子交换树脂对玉米秸秆蒸汽爆破预处理液的选择性脱毒[J]. 徐勇,江寅申,左志凤,张行星,勇强,余世袁.  林产化学与工业. 2012(05)
[2]我国的能源忧思[J]. 石元春.  陕西电力. 2012(04)
[3]浅析能源安全与可持续发展[J]. 李鹏飞.  世纪桥. 2012(05)
[4]溶剂脱毒汽爆玉米秸秆对酶解以及发酵的影响[J]. 金显春,宋安东,苏同福,张百良.  精细化工. 2012(02)
[5]玉米秸秆稀酸预水解液两种脱毒方法的研究[J]. 朱均均,勇强,徐勇,陈牧,龚泽颖,余世袁.  南京林业大学学报(自然科学版). 2011(06)
[6]木质纤维素水解物生物脱毒的研究进展[J]. 赵志国,陈海珊,覃香香,周玉恒,蔡爱华,张厚瑞.  桂林理工大学学报. 2011(03)
[7]影响丙酮丁醇发酵的主要因素及解决方案的研究进展[J]. 高凯,李云,杨秀山.  生物质化学工程. 2011(02)
[8]不同C源对丙酮丁醇梭菌产丁醇的影响[J]. 郭亭,孙佰军,梁达奉,何冰芳,姜岷,欧阳平凯.  南京工业大学学报(自然科学版). 2011(02)
[9]纤维素酸解副产物对Clostridium acetobutylicum CICC8012发酵的影响[J]. 孙彦平,靳艳玲,郜晓峰,李新波,肖瑶,赵海.  应用与环境生物学报. 2010(06)
[10]木质纤维素生产燃料丁醇工艺的研究进展[J]. 孙彦平,靳艳玲,李新波,肖瑶,赵海.  中国酿造. 2010(11)

硕士论文
[1]节水节能式丁醇萃取发酵联产改良型生物柴油和丁醇[D]. 张书敏.江南大学 2010
[2]渗透汽化分离耦合丙酮—丁醇发酵的研究[D]. 童灿灿.浙江大学 2010
[3]丁醇萃取发酵耦联生产“改良型”生物柴油过程的性能优化研究[D]. 张龙云.江南大学 2008
[4]以油醇为高效萃取剂的丁醇萃取发酵和回收萃余液中溶剂产物的研究[D]. 牛晓乐.江南大学 2008
[5]以生物柴油为萃取剂的丙酮丁醇发酵研究[D]. 杨影.江南大学 2008



本文编号：3068391