木质素水解产物对乙醇发酵的影响
发布时间：2021-11-13 14:16
本研究以芦苇和玉米秸秆为原料,对木素在高温热水预处理过程中所产生的降解产物对酶解发酵的影响进行研究,以期判断出木素降解产物对乙醇发酵的作用,为改善木质纤维素原料的生物乙醇转化工艺提供理论依据。对高温热水预处理过程中,开罐卸料时的冷却温度对预水解液中溶出物的影响进行探讨。研究结果表明,在开罐时冷却温度为90℃和30℃条件下,预水解液在零度冰水浴中析出的物质质量最大,50℃时的析出物质量最小。研究采用的是半同步糖化发酵的方法,优化了乙醇发酵的工艺。研究结果表明采用pH4.8的乙酸-乙酸钠缓冲液进行发酵,酶解温度50℃,发酵36℃,发酵过程采取静置与振荡相结合的酶解发酵方式可获得最佳的酶解发酵效果。对比不同开罐温度下的不溶性固体残渣为底物的发酵体系产生的乙醇浓度。结果表明无论玉米秸秆还是芦苇,30℃开罐条件得到的不溶性固体发酵所得乙醇浓度更高。相较于50℃开罐条件得到的不溶性固体发酵所得的乙醇浓度,芦苇为底物时,乙醇浓度提高了3.1%,玉米秸秆提高了5.3%。采用气相色谱-质谱测定预水解液中水解产物。研究结果表明含量较多的物质有正己烷、萘、萘甲基、二氢香豆酮、香草醛等酰基类、含氧的芳香类化合...
【文章来源】：大连工业大学辽宁省
【文章页数】：59 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
预水解液零度环境下不溶物的析出率
图 3-2 预水解液零度环境下不溶物的析出率Fig3-2 Pre hydrolysate sediment exhalation rate Under the condition of zero water bath从 3-2 图中可以看出，随着开罐温度的变化，不溶物组分的析出率也在随之变化90℃开罐时，不溶物析出率达到最大，玉米秸秆相较于芦苇，析出率更高。随着温度降低，不溶物析出率逐渐减小，在 50℃时达到最小值，在 30℃时又有所回升。因为次实验原料过少，所以得到的沉淀析出物的量也非常小，无法对析出物进行成分分析结构分析，同时也因为原料的质量过少，存在一些误差。但得出不同温度下开罐对预解液中析出物的析出率确实有所影响，所以在后续实验中加大原料的质量，以期获得多的析出物。从而对析出物进行进一步的分析研究。在后续实验中，将加大原料的量析出率如图 3-3 和 3-4 所示：
图 3-4 170g 原料所得预水解液零度环境下不溶物的析出率Fig3-4 170g pre hydrolysate sediment exhalation rate Under the condition of zero water bath由图 3-4 可以看出，随着原料的增多，预水解液中析出物的析出率在不同开罐温度下呈现先下降后增高的规律，因为玉米秸秆中的糖分比芦苇丰富，所以玉米秸秆预水解液中析出物的析出率也相较芦苇比较高。在 90℃和 30℃条件下得到的析出物比较多，而且析出率越高，所以后续研究重点为 90℃和 30℃开罐条件下得到的析出物。3.2 预水解液中析出物的结构形态的判断将得到的预水解液烘干后，可流动状态的絮状物变为薄片状，为进一步观察析出物的结构形态，对 90℃和 30℃条件下开罐的所得析出物进行生物显微镜扫描，采集图像如下图 3-5、3-6、3-7、3-8 所示：
【参考文献】：
期刊论文
[1]高温液态水预处理木质纤维素[J]. 赵孟姣,李国民,徐刚,徐琴琴,张昱,银建中. 化学与生物工程. 2015(03)
[2]预处理方法提高木质纤维酶解转化率的研究[J]. 杨海涛,夏青,姚兰. 湖北工业大学学报. 2015(01)
[3]生物质能源化利用技术综述[J]. 查湘义. 甘肃农业. 2014(01)
[4]蒸汽爆破和有机溶剂预处理对杨木底物酶水解性质的影响[J]. 亢能,刘忠,惠岚峰,卢秀娟,苗红. 林产化学与工业. 2012(04)
[5]气候难民 何去何从[J]. 郑婷. 绿色中国. 2012(03)
[6]木质纤维素类生物质的应用和预处理研究进展[J]. 李冀新,王京奎,康小文,赵志永,武冬梅. 新疆农垦科技. 2011(04)
[7]木质纤维素类生物质高温液态水预处理技术[J]. 余强,庄新姝,袁振宏,亓伟,王闻,王琼,杨丽芳,谭雪松. 化工进展. 2010(11)
[8]玉米芯纤维素、半纤维素分离及水解成可发酵性糖初步研究[J]. 易守连,潘丽军,杨培周,高星星. 包装与食品机械. 2009(06)
[9]生物质能产业现状及发展前景[J]. 袁振宏,罗文,吕鹏梅,王忠铭,李惠文. 化工进展. 2009(10)
[10]生物质稀酸水解动力学及其反应器的研究进展[J]. 余强,庄新姝,袁振宏,王琼,张宇,徐惠娟,霍书豪,许敬亮. 化工进展. 2009(09)
硕士论文
[1]低温纤维素酶基因的克隆、表达和产淀粉酶嗜热菌的筛选及基因克隆[D]. 熊鹏钧.国家海洋局第三海洋研究所 2004
本文编号：3493167
【文章来源】：大连工业大学辽宁省
【文章页数】：59 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
预水解液零度环境下不溶物的析出率
图 3-2 预水解液零度环境下不溶物的析出率Fig3-2 Pre hydrolysate sediment exhalation rate Under the condition of zero water bath从 3-2 图中可以看出，随着开罐温度的变化，不溶物组分的析出率也在随之变化90℃开罐时，不溶物析出率达到最大，玉米秸秆相较于芦苇，析出率更高。随着温度降低，不溶物析出率逐渐减小，在 50℃时达到最小值，在 30℃时又有所回升。因为次实验原料过少，所以得到的沉淀析出物的量也非常小，无法对析出物进行成分分析结构分析，同时也因为原料的质量过少，存在一些误差。但得出不同温度下开罐对预解液中析出物的析出率确实有所影响，所以在后续实验中加大原料的质量，以期获得多的析出物。从而对析出物进行进一步的分析研究。在后续实验中，将加大原料的量析出率如图 3-3 和 3-4 所示：
图 3-4 170g 原料所得预水解液零度环境下不溶物的析出率Fig3-4 170g pre hydrolysate sediment exhalation rate Under the condition of zero water bath由图 3-4 可以看出，随着原料的增多，预水解液中析出物的析出率在不同开罐温度下呈现先下降后增高的规律，因为玉米秸秆中的糖分比芦苇丰富，所以玉米秸秆预水解液中析出物的析出率也相较芦苇比较高。在 90℃和 30℃条件下得到的析出物比较多，而且析出率越高，所以后续研究重点为 90℃和 30℃开罐条件下得到的析出物。3.2 预水解液中析出物的结构形态的判断将得到的预水解液烘干后，可流动状态的絮状物变为薄片状，为进一步观察析出物的结构形态，对 90℃和 30℃条件下开罐的所得析出物进行生物显微镜扫描，采集图像如下图 3-5、3-6、3-7、3-8 所示：
【参考文献】：
期刊论文
[1]高温液态水预处理木质纤维素[J]. 赵孟姣,李国民,徐刚,徐琴琴,张昱,银建中. 化学与生物工程. 2015(03)
[2]预处理方法提高木质纤维酶解转化率的研究[J]. 杨海涛,夏青,姚兰. 湖北工业大学学报. 2015(01)
[3]生物质能源化利用技术综述[J]. 查湘义. 甘肃农业. 2014(01)
[4]蒸汽爆破和有机溶剂预处理对杨木底物酶水解性质的影响[J]. 亢能,刘忠,惠岚峰,卢秀娟,苗红. 林产化学与工业. 2012(04)
[5]气候难民 何去何从[J]. 郑婷. 绿色中国. 2012(03)
[6]木质纤维素类生物质的应用和预处理研究进展[J]. 李冀新,王京奎,康小文,赵志永,武冬梅. 新疆农垦科技. 2011(04)
[7]木质纤维素类生物质高温液态水预处理技术[J]. 余强,庄新姝,袁振宏,亓伟,王闻,王琼,杨丽芳,谭雪松. 化工进展. 2010(11)
[8]玉米芯纤维素、半纤维素分离及水解成可发酵性糖初步研究[J]. 易守连,潘丽军,杨培周,高星星. 包装与食品机械. 2009(06)
[9]生物质能产业现状及发展前景[J]. 袁振宏,罗文,吕鹏梅,王忠铭,李惠文. 化工进展. 2009(10)
[10]生物质稀酸水解动力学及其反应器的研究进展[J]. 余强,庄新姝,袁振宏,王琼,张宇,徐惠娟,霍书豪,许敬亮. 化工进展. 2009(09)
硕士论文
[1]低温纤维素酶基因的克隆、表达和产淀粉酶嗜热菌的筛选及基因克隆[D]. 熊鹏钧.国家海洋局第三海洋研究所 2004
本文编号：3493167
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