高温预处理改善秸秆酶解性能研究

发布时间：2022-09-28 16:08

　　以生物质为原料生产燃料乙醇有着广阔的市场前景,对解决日益紧迫的液体燃料短缺问题具有极其重要的意义。而这其中,原料经过预处理后再进行酶解被认为是最有前景的糖化方式。本文就高温液态水预处理改善秸秆酶解性能进行了系统的试验和理论研究,为生物质的清洁化能源利用打下基础。首先对秸秆类原料高温液态水预处理后得到的水解液和不溶性固体进行了系统的研究,通过定性和定量分析,总结并归纳原料中各种组分的溶出规律。并选择了芦苇和玉米秸秆两种有代表性的秸秆类生物质进行高温液态水研究,同时对预处理后的不溶性固体进行了酶解试验研究。高温液态水预处理方法使得大量戊聚糖和少量木质素溶于预水解液中,实现了半纤维素的分离。芦苇和玉米秸秆的预水解液中葡萄糖最大溶出率分别达到8.86%和7.77%;戊聚糖最大溶出率分别达到14.7%和10.57%。由于大量半纤维素的溶出,从而增大了纤维素与酶的接触机会,有利于酶解反应的进行。在底物浓度为5%,pH4.8,温度50C,底物加酶量30FPU/g的酶水解条件下,考察了不同预处理条件对纤维素酶水解的影响,研究发现预处理温度越高,原料预处理的越充分,酶水解效率越高;高温预处理有利于底物的... 

【文章页数】：55 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
        1.1.1 世界及我国面临的能源问题
        1.1.2 开发生物质能源的必要性
        1.1.3 国内外生物质能源的利用现状
        1.1.4 秸秆类生物质原料
    1.2 秸秆类生物质原料的预处理方法
        1.2.1 物理法
            1.2.1.1 机械粉碎
            1.2.1.2 高温分解
            1.2.1.3 高温辐射及微波处理
            1.2.1.4 高温液态水处理
        1.2.2 化学方法
            1.2.2.1 臭氧分解
            1.2.2.2 酸水解
            1.2.2.3 碱水解
            1.2.2.4 有机溶剂法
        1.2.3 物理化学法
            1.2.3.1 蒸汽爆破法
            1.2.3.2 氨纤维爆破法
            1.2.3.3 CO_2爆破法
        1.2.4 生物法
        1.2.5 不同预处理方法的组合使用
    1.3 秸秆的酶水解
        1.3.1 纤维素酶的来源
        1.3.2 纤维素酶的组成及作用机制
        1.3.3 影响纤维素酶解的因素
            1.3.3.1 反应底物
            1.3.3.2 纤维素酶用量
            1.3.3.3 终产物对纤维素酶活的抑制
    1.4 本论文选题意义及研究内容
第二章 实验材料与方法
    2.1 实验材料
        2.1.1 实验仪器
        2.1.2 实验原料
        2.1.3 实验药品
    2.2 实验方法
        2.2.1 高温热水预处理方法
        2.2.2 预水解液中葡萄糖含量的测定
        2.2.3 预水解液中糠醛和羟甲基糠醛含量的测定
        2.2.4 预水解液中戊聚糖(包括单糖和寡糖)含量的测定
        2.2.5 原料与不溶性固体中葡聚糖含量的测定
        2.2.6 原料与不溶性固体中戊聚糖含量的测定
        2.2.7 酸不溶木素与酸溶木素含量的测定
        2.2.8 原料与不溶性固体中水分和灰分的测定
        2.2.9 原料与不溶性固体的纤维素酶解
第三章 结果与讨论
    3.1 高温热水预处理对预水解液的影响
        3.1.1 预水解液中pH的变化
        3.1.2 预水解液中葡萄糖含量的变化
        3.1.3 预水解液中戊聚糖含量的变化
        3.1.4 预水解液中糠醛产生率的变化
        3.1.5 预水解液中羟甲基糠醛产生率的变化
        3.1.6 预水解液中酸溶木素溶出率的变化
    3.2 高温热水预处理对不溶性固体的影响
        3.2.1 不溶性固体得率的变化
        3.2.2 不溶性固体中苯醇抽出物含量
        3.2.3 不溶性固体中酸不溶木素的变化
        3.2.4 不溶性固体中酸溶木素的变化
        3.2.5 不溶性固体中总木素的变化
        3.2.6 不溶性固体中葡聚糖的变化
        3.2.7 不溶性固体中戊聚糖的变化
        3.2.8 不溶性固体中灰分的变化
    3.3 高温热水预处理后不溶性固体的酶解反应(酶用量30FPU/g)
        3.3.1 芦苇的酶解研究
            3.3.1.1 芦苇(20min)酶解进程
            3.3.1.2 芦苇(40min)酶解进程
        3.3.2 玉米秸秆的酶解研究
            3.3.2.1 玉米秸秆(20min)酶解进程
            3.3.2.2 玉米秸秆(40min)酶解进程
    3.4 高温液态水预处理机理研究
        3.4.1 不溶性固体扫描电镜分析
        3.4.2 半纤维素水解机理
        3.4.3 不溶性固体的红外谱图分析
第四章 结论
    4.1 本文主要研究成果
    4.2 本文研究展望
参考文献
致谢


【参考文献】：
期刊论文
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[8]利用木质纤维原料制取燃料乙醇预处理方法的研究进展[J]. 幸婷,程可可,张建安,张富春.  现代化工. 2007(S2)
[9]秸秆生产乙醇的预处理方法分析[J]. 王许涛,周恒涛,张百良.  安徽农业科学. 2007(22)
[10]纤维素酶水解机理及影响因素[J]. 黄翊.  山东化工. 2007(05)

博士论文
[1]康氏木霉纤维素酶的发酵及其对稻草降解利用的初探[D]. 刘小杰.浙江大学 2003



本文编号：3681970