生物质预处理抑制物的微生物耐受机理及应用研究
发布时间：2021-07-16 14:39
随着全球能源危机和环境危机的日益加剧,开发生物质来源的能源和高附加值化学品,是公认的解决当前危机的方法之一。然而生物质预处理过程产生的抑制物会抑制微生物生长,降低发酵产量。因此揭示微生物对抑制物的耐受机理,开发可用于生物能源发酵的耐受菌株,成为至关重要的一步。本文主要针对热带假丝酵母Candida tropicalis和大肠杆菌Escherichia coli对预处理抑制物的耐受性、代谢响应、耐受机理等问题展开研究,主要结论如下:（1）本研究分析了C.tropicalis 对水解液中复合抑制物（乙酸、苯酚和糠醛）的代谢组学响应,筛选后在对数中期和稳定期分别确定了 17种和14种差异代谢物。分析发现,C.trapicalis在复合抑制物的胁迫下木糖摄取速率和木糖醇氧化速率均有提高,从而导致木糖醇积累量减少;胞内1,3-丙二醇含量的增加起到维持氧化还原平衡和渗透压平衡的作用;胞内海藻糖含量的增加与维持蛋白的功能有关;饱和脂肪酸含量的增加与降低膜流动性、维持膜的完整性有关。这部分结论为研究复合抑制物影响发酵的机理和C.tropicalis 对复合抑制物的压力响应提供了丰富的信息。（2）本研究...
【文章来源】：北京化工大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：148 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１－１生物炼制主导的碳循环??Ｆｉｇ．?１－１?Ｂｉｏｒｅｆｉｎｅｒｙ－ｂａｓｅｄ?ｃａｒｂｏｎ?ｃｙｃｌｅ?ｆｏｒ?ｓｕｓｔａｉｎａｂｌｅ?ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ??１??
木质纤维素生物质中含有木质素、半纤维素和纤维素三种组分。生物质中三种??组分的成分、比例和结构因植物种类的不同而不同，其在植物细胞壁中的常见??结构如图１－２所示［６］。纤维素是经过Ｐ－Ｄ－１，４糖苷键将单体葡萄糖键合成的线性??聚合物，纤维二糖是纤维素的基本结构单元，纤维素的内部存在结晶区和非结??晶区的超分子结构；半纤维素是具有分支结构的非结晶态聚合物，由戊糖、少??量己糖和糖醛酸聚合而成，聚合度低于纤维素，易于降解；木质素是由松柏醇、??芥子醇和对香豆醇三种单体聚合而成的，木质素的存在不仅阻止纤维素和半纤??维素酶解为单糖，而且对纤维素酶表现出很强的吸附作用。????ｒｎ?１??ＣｅＨ?？？！！?ｓｔｍｃｔｕｍｌ?Ｄｉ＜ｔｉｉｂｕ！ｉ〇ｎ?？ｆ?ｈｒｎｉｉｃｒｌ！ｏｂ？ｖ???！徽＿幽??Ｈｇｎｌｎ?ｉｎ?Ｃｄｌ??＾??＿ｒｒ?＿ｉｒ－??ｉ?Ｉ??图１－２木质纤维素结构图??Ｆｉｇ．?１－２?Ｄｉａｇｒａｍｍａｔｉｃ?ｉｌｌｕｓｔｒａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｆｒａｍｅｗｏｒｋ?ｏｆ?ｌｉｇｎｏｃｅｌｌｕｌｏｓｅ??近年来，生物质能已经成为世界能源的重要组成，比重占到了世界能源的??１０－１４％。世界纤维素生物质年产量达１．１?Ｘ１０１１吨／年［７］。２０１０年我国生物质能??源量达到８．８亿吨标准煤／年。与淀粉类原料相比，木质纤维素生物质具有来源??广泛、成本低、清洁高效、不与人争粮的特点
具有沸点高、不可燃性、热稳定性、可溶解纤维素、可回收再生等特点，使其??成为可用于木质纤维素预处理的溶剂之一［｜４，１５］。基于离子液体预处理的生物炼??制流程如图１－４所示。虽然离子液体处理生物质的效果很好，可在很大程度提??高后续纤维素酶解过程的效率，但是离子液体的作用机理仍没有定论ｔ１６，Ｍ。大??部分研宄认为纤维素能够被离子液体溶解，是因为离子液体和纤维素链之间新??形成的分子间氢键取代了纤维素分子内部和纤维素分子之间的氢键。木质素的??溶解机理被认为是由于木质素大分子和离子液体间形成了派派键和新的分子间??氢键［１８＿２１］。１－乙基－３－甲基咪唑醋酸盐（［ＥＭＩＭ］Ａｃ），氯化１－乙基－３－甲基咪唑??（［ＥＭ１Ｍ］Ｃ１），１－丁基－３－甲基咪唑醋酸盐（［ＢＭＩＭ］Ａｃ）和氯化１－丁基－３－甲基??咪唑（［ＢＭＩＭ］Ｃ１）是四种预处理效果很好且使用较为广泛的咪唑类离子液体［１５，??２２－２４］。本论文中第六、七章所研宄的抑制物咪唑基离子液体主要来源于离子液??体预处理残留。??４??
【参考文献】：
期刊论文
[1]纤维素在离子液体中的溶解性能及机理研究进展[J]. 张恒,赵娜娜,刘丽丽. 化学研究. 2010(06)
[2]Effects of Different Pretreatment Modes on the Enzymatic Digestibility of Corn Leaf and Corn Stalk[J]. 苏东海,孙君社,刘萍,吕燕萍. Chinese Journal of Chemical Engineering. 2006(06)
本文编号：3287205
【文章来源】：北京化工大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：148 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１－１生物炼制主导的碳循环??Ｆｉｇ．?１－１?Ｂｉｏｒｅｆｉｎｅｒｙ－ｂａｓｅｄ?ｃａｒｂｏｎ?ｃｙｃｌｅ?ｆｏｒ?ｓｕｓｔａｉｎａｂｌｅ?ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ??１??
木质纤维素生物质中含有木质素、半纤维素和纤维素三种组分。生物质中三种??组分的成分、比例和结构因植物种类的不同而不同，其在植物细胞壁中的常见??结构如图１－２所示［６］。纤维素是经过Ｐ－Ｄ－１，４糖苷键将单体葡萄糖键合成的线性??聚合物，纤维二糖是纤维素的基本结构单元，纤维素的内部存在结晶区和非结??晶区的超分子结构；半纤维素是具有分支结构的非结晶态聚合物，由戊糖、少??量己糖和糖醛酸聚合而成，聚合度低于纤维素，易于降解；木质素是由松柏醇、??芥子醇和对香豆醇三种单体聚合而成的，木质素的存在不仅阻止纤维素和半纤??维素酶解为单糖，而且对纤维素酶表现出很强的吸附作用。????ｒｎ?１??ＣｅＨ?？？！！?ｓｔｍｃｔｕｍｌ?Ｄｉ＜ｔｉｉｂｕ！ｉ〇ｎ?？ｆ?ｈｒｎｉｉｃｒｌ！ｏｂ？ｖ???！徽＿幽??Ｈｇｎｌｎ?ｉｎ?Ｃｄｌ??＾??＿ｒｒ?＿ｉｒ－??ｉ?Ｉ??图１－２木质纤维素结构图??Ｆｉｇ．?１－２?Ｄｉａｇｒａｍｍａｔｉｃ?ｉｌｌｕｓｔｒａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｆｒａｍｅｗｏｒｋ?ｏｆ?ｌｉｇｎｏｃｅｌｌｕｌｏｓｅ??近年来，生物质能已经成为世界能源的重要组成，比重占到了世界能源的??１０－１４％。世界纤维素生物质年产量达１．１?Ｘ１０１１吨／年［７］。２０１０年我国生物质能??源量达到８．８亿吨标准煤／年。与淀粉类原料相比，木质纤维素生物质具有来源??广泛、成本低、清洁高效、不与人争粮的特点
具有沸点高、不可燃性、热稳定性、可溶解纤维素、可回收再生等特点，使其??成为可用于木质纤维素预处理的溶剂之一［｜４，１５］。基于离子液体预处理的生物炼??制流程如图１－４所示。虽然离子液体处理生物质的效果很好，可在很大程度提??高后续纤维素酶解过程的效率，但是离子液体的作用机理仍没有定论ｔ１６，Ｍ。大??部分研宄认为纤维素能够被离子液体溶解，是因为离子液体和纤维素链之间新??形成的分子间氢键取代了纤维素分子内部和纤维素分子之间的氢键。木质素的??溶解机理被认为是由于木质素大分子和离子液体间形成了派派键和新的分子间??氢键［１８＿２１］。１－乙基－３－甲基咪唑醋酸盐（［ＥＭＩＭ］Ａｃ），氯化１－乙基－３－甲基咪唑??（［ＥＭ１Ｍ］Ｃ１），１－丁基－３－甲基咪唑醋酸盐（［ＢＭＩＭ］Ａｃ）和氯化１－丁基－３－甲基??咪唑（［ＢＭＩＭ］Ｃ１）是四种预处理效果很好且使用较为广泛的咪唑类离子液体［１５，??２２－２４］。本论文中第六、七章所研宄的抑制物咪唑基离子液体主要来源于离子液??体预处理残留。??４??
【参考文献】：
期刊论文
[1]纤维素在离子液体中的溶解性能及机理研究进展[J]. 张恒,赵娜娜,刘丽丽. 化学研究. 2010(06)
[2]Effects of Different Pretreatment Modes on the Enzymatic Digestibility of Corn Leaf and Corn Stalk[J]. 苏东海,孙君社,刘萍,吕燕萍. Chinese Journal of Chemical Engineering. 2006(06)
本文编号：3287205
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