水稻秸秆的低共熔溶剂预处理及其高值化利用的研究

发布时间：2021-07-17 15:44

　　水稻秸秆（RS）是我国产量最高的木质纤维素生物质之一,其传统处理方式极易造成资源浪费和环境污染。同时,传统化石燃料价格上涨和日渐枯竭的趋势以及带来的诸多环境问题,迫使人们寻找更加绿色、可持续的生物能源。因此,将木质纤维素原料经预处理和生物转化的途径,获得生物能源、高能磷酸化合物等高附加值产品具有重要意义。然而,木质纤维素生物质高值化利用的关键步骤为顽抗性结构的降低。本论文通过新型低共熔溶剂（DES）预处理的方法,利用RS中丰富的多糖资源,进行发酵丁醇和无ATP参与的体外酶法合成果糖-1,6-二磷酸（FDP）的研究。（1）建立了新型氯化胆碱:甲酸:乙酸（Foraceline）双氢键供体低共熔溶剂和0.5%（w/v）Na₂CO₃相结合的两步预处理方法并用于预处理RS。采用50 FPU·g^-1_{tot al-solid}纤维素酶水解24 h后,获得38.8 g·L^-1和41.9 g·L^-1的葡萄糖和总糖。附着于RS上的纤维素酶可循环利用五次,其... 

【文章来源】：江南大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：72 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
本论文涉及的缩略词
第一章 绪论
    1.1 木质纤维素生物质
        1.1.1 木质纤维素生物质的高值化利用研究
        1.1.2 木质纤维素生物质顽抗性的结构特征
        1.1.3 降低木质纤维素生物质顽抗性结构的策略
    1.2 低共熔溶剂在降低木质纤维素生物质顽抗性中的应用
        1.2.1 低共熔溶剂简介
        1.2.2 低共熔溶剂的应用研究现状
    1.3 木质纤维素高值化利用的研究
        1.3.1 发酵丁醇
        1.3.2 合成果糖-1,6-二磷酸
    1.4 课题的研究背景和研究意义
    1.5 课题的主要研究内容
第二章 材料与方法
    2.1 实验材料
        2.1.1 主要仪器和来源
        2.1.2 菌种和载体
        2.1.3 主要化学试剂及来源
        2.1.4 培养基
    2.2 实验方法
        2.2.1 低共熔溶剂的合成
        2.2.2 菌种的活化和保存
        2.2.3 蛋白质浓度的测量
        2.2.4 酶活的测定
        2.2.5 水稻秸秆的预处理
        2.2.6 水稻秸秆的结构表征和理化性质的分析
        2.2.7 水稻秸秆的酶解糖化反应
        2.2.8 水稻秸秆预处理条件的优化
        2.2.9 水稻秸秆糖化条件的优化和附着纤维素酶的再利用
        2.2.10 水稻秸秆酶解液的丁醇发酵及抑制现象的研究
        2.2.11 重组菌的转化、验证与表达
        2.2.12 体外酶法分步反应合成果糖-1,6-二磷酸
第三章 结果与讨论
    3.1 氯化胆碱型低共熔溶剂预处理水稻秸秆发酵丁醇
        3.1.1 几种氯化胆碱型低共熔溶剂预处理效果的比较
        3.1.2 Foraceline和Na_2CO_3组合预处理水稻秸秆
        3.1.3 处理后水稻秸秆的成分分析
        3.1.4 Foraceline预处理和组合预处理水稻秸秆的理化性质分析
        3.1.5 Foraceline和Na_2CO_3预处理条件的优化
        3.1.6 酶解条件的优化和附着纤维素酶的再利用
        3.1.7 酶解液I和酶解液V发酵丁醇
    3.2 乙胺盐酸盐型低共熔溶剂预处理水稻秸秆发酵丁醇
        3.2.1 乙胺盐酸盐型低共熔溶剂的比较、选择和摩尔比例的优化
        3.2.2 DES_(1E:1L)预处理条件的优化
        3.2.3 低共熔溶剂(DES_(1E:1L))的回收再利用
        3.2.4 NaClO处理操作模式的选择和条件优化
        3.2.5 DES_(1E:1L)组合NaClO预处理水稻秸秆的组分分析和结构表征
        3.2.6 DES_(1E:1L)组合NaClO预处理水稻秸秆的酶解反应条件的优化
        3.2.7 水稻秸秆酶解液II发酵丁醇以及抑制现象的分析
    3.3 体外酶法合成果糖-1,6-二磷酸
        3.3.1 无ATP参与的体外酶级联反应的设计
        3.3.2 关键酶编码基因的克隆和重组表达
        3.3.3 四种酶的分步酶解反应
主要结论与展望
致谢
参考文献
附录A：糖溶液标准曲线
附录B：丙酮-丁醇-乙醇溶剂及乳酸的标准曲线
附录C：目的基因片段的DNA序列
附录D：无机磷酸盐标准曲线的绘制
附录E：作者在硕士学位期间发表的论文


【参考文献】：
期刊论文
[1]预处理对木质纤维素生物质细胞壁超微结构的影响[J]. 吉喆,凌喆,张逊,马建峰,许凤.  生物工程学报. 2014(05)
[2]正丁醇/生物柴油高预混压燃燃烧及排放特性的试验[J]. 尧命发,庞阔,谷静波,郑尊清,王鑫.  内燃机学报. 2013(03)
[3]Clostridium saccharobutylicum利用玉米秸秆水解液发酵生产燃料丁醇[J]. 王云,倪晔,孙志浩,宋刚,夏子义.  食品与生物技术学报. 2012(09)
[4]低共熔溶剂及其应用研究进展[J]. 韦露,樊友军.  化学通报. 2011(04)
[5]生物丁醇成本与乙醇相当或稍好[J]. 钱伯章.  精细石油化工进展. 2009(03)

博士论文
[1]阴离子功能化离子液体对生物质原料组分的溶解及选择性分离[D]. 许爱荣.兰州大学 2010

硕士论文
[1]生物质降解嗜热厌氧菌实时荧光定量PCR检测方法的建立及其应用[D]. 汤虹.华南理工大学 2015
[2]利用廉价糖质原料连续发酵生产丙酮丁醇的研究[D]. 夏子义.江南大学 2013
[3]5-羟甲基糠醛的检测方法及其在食品中产生研究[D]. 郭天鑫.天津科技大学 2010



本文编号：3288466