利用玉米秸秆生产生物丁醇及其分离纯化

发布时间：2023-06-03 19:04

　　可再生木质纤维素生物质转化成生物燃料和增值产品在全球获得了显著的地位。生物质能是一种可持续的、再生的廉价原料,但是生物质能源的利用率很低,大部分被闲置或焚烧,引起的环境污染问题越来越越受到人们的重视。木质纤维素是由纤维素、半纤维素和木质素三部分组成。木质纤维素生物质转化主要分为5个步骤,生物质的选择,生物质预处理,酶水解,丙酮丁醇(ABE)发酵及其分离,其中生物质的预处理,酶成本以及丁醇的产率都制约着生物质的转化。通过对预处理、酶水解和发酵条件的优化,增加生物质的利用率和丁醇产率,降低生产成本。为了改善酶水解效果和丁醇产率,分别考察了2% NaOH,1.5% H2SO4、蒸汽爆破、蒸汽爆破与2%NaOH或1.5% H2SO4联用对玉米秸秆的预处理效果。分别对预处理的玉米秸秆进行组分分析以及酶水解的还原糖分析。这几种预处理方法中2%NaOH预处理的玉米秸秆的木质素去除率达到81.7%,酶水解率为70.5%,还原糖浓度、葡萄糖以及木糖浓度分别为67.2 g/L,49.8 g/L,17.4 g/L。相对于其它几种方法,2%NaOH预处理效果是最优的。虽然蒸汽爆破与2% NaOH或1.5%稀H...

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【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
引言
1 文献综述
    1.1 丁醇的性质和用途
    1.2 ABE发酵历史
        1.2.1 玉米秸秆生产生物丁醇的研究背景
    1.3 木质纤维素的组成与结构
        1.3.1 木质纤维素的组成
        1.3.2 木质纤维素的结构
    1.4 木质纤维素预处理的目的及方法
        1.4.1 物理法
        1.4.2 物理-化学法
        1.4.3 化学预处理
        1.4.4 生物法预处理
        1.4.5 木质纤维素预处理副产物
        1.4.6 抑制物对微生物的影响
    1.5 纤维素酶水解
        1.5.1 抑制剂和反馈抑制
        1.5.2 酶载量
    1.6 丁醇发酵中存在的问题
    1.7 丁醇分离方法
        1.7.1 渗透汽化与汽化渗透
        1.7.2 利用渗透汽化或汽化渗透分离发酵液中的丁醇
    1.8 课题的目的及意义
2 玉米秸秆预处理及酶水解条件分析
    2.1 引言
    2.2 实验材料与方法
        2.2.1 主要实验仪器
        2.2.2 主要实验试剂
        2.2.3 实验原料
    2.3 实验方法
        2.3.1 玉米秸秆预处理方法
        2.3.2 米秸秆酶水解
    2.4 分析方法
        2.4.1 组分分析
        2.4.2 酶活性测定
        2.4.3 糖测定
    2.5 结果与讨论
        2.5.1 未处理和预处理的玉米秸秆的组分分析
        2.5.2 不同预处理方法预处理玉米秸秆的酶(诺维信)水解
        2.5.3 纤维素酶(诺维信)用量对水解的影响
        2.5.4 底物浓度对酶(诺维信)水解的影响实验
        2.5.5 不同浓度的缓冲溶液对纤维素酶(国产与诺维信)水解的影响
    2.6 本章小结
3 玉米秸秆酶水解液的发酵实验
    3.1 引言
    3.2 实验材料
        3.2.1 菌株
        3.2.2 实验仪器
        3.2.3 主要试剂
    3.3 实验方法
        3.3.1 培养基组成
        3.3.2 培养方法
        3.3.3 分析方法
    3.4 结果与讨论
        3.4.1 柠檬酸-柠檬酸钠缓冲溶液对酶(国产)水解液ABE发酵的影响
        3.4.2 柠檬酸-柠檬酸钠缓冲溶液对酶(诺维信)水解液ABE发酵的影响
        3.4.3 柠檬酸-柠檬酸钠缓冲溶液对葡萄糖培养基的ABE发酵的影响
        3.4.4 酶载量对ABE发酵的影响
    3.5 本章小结
4 生物丁醇的分离纯化—蒸汽渗透(VSVP)
    4.1 引言
    4.2 实验材料
        4.2.1 主要仪器
        4.2.2 主要试剂
    4.3 实验方法
        4.3.1 PDMS均质膜的制备
        4.3.2 汽化渗透实验
        4.3.3 分析与测定方法
    4.4 结果与讨论
        4.4.1 米秸秆发酵液的蒸汽渗透实验(VSPS)
        4.4.2 固定浓度的培养基蒸汽渗透(VSVP)与渗透汽化(PV)的比较
    4.5 本章小结
结论
展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢



本文编号：3829867