木质纤维素糖化菌与产氢菌联合降解秸秆产氢性能研究
发布时间：2021-12-31 03:07
木质纤维素是地球上最丰富的生物质资源之一,具有廉价可再生等诸多优点。木质纤维素中的纤维素、半纤维经水解可获得可溶性糖,是制备生物能源的优质碳源。然而,木质纤维素糖化的成本高、效率低、与后续产能生物相容性差等问题限制了其在生物能源领域的应用。因此,寻找一种高效、廉价、环境友好的木质纤维素糖化方法,对实现木质纤维素的资源化利用至关重要。本研究以实现木质纤维素生物糖化高效产氢为目标,通过筛选木质纤维素降解细菌,获得具有高效木质纤维素糖化能力的优势菌株,从酶学角度解析细菌糖化纤维素机制;建立强化纤维素生物糖化的木质纤维素预处理方法,通过优化预处理方法提升后续糖化细菌对木质纤维素的糖化效能;构建木质纤维素糖化-发酵一体式生物制氢体系,获得增强木质纤维素糖化及发酵产氢的关键调控参数。为实现农业废弃物水稻秸秆的综合利用以及生物转化过程的可行性提供技术理论依据。本研究从马粪中筛选到1株具有高效纤维素降解能力的微生物-热纤梭菌M3（Ruminiclostridium thermocellum M3）。该菌可糖化微晶纤维素,也可糖化水稻秸秆,玉米秸秆,玉米芯,杨树木屑等天然木质纤维素类生物质。在60 oC...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：138 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
木质纤维素的结构及组成
图 1-2 木质素的三种结构单元Fig. 1-2 Three kinds of lignin structure unit质纤维素类生物质的预处理纤维素类生物质的预处理是指利用物理、化学、微生物等手段改变微观结构、宏观结构及化学组成，使纤维素，半纤维素从木质素的提升纤维素及半纤维素的利用效率[12]。一般来说，理想的预处理技要求：（1）降解木质素的同时保留纤维素和半纤维素；（2）不形制剂或其他影响发酵的衍生物；（3）耗能低；（4）设备或试剂廉友好。过去几十年来，木质纤维素类生物质的预处理技术有了长足来说，主要预处理技术包括物理法、化学法和生物法。许多情况下法联合使用[13]。理法预处理方法通常包括机械破碎，微波/超声波处理和高能电子辐射等方带来的环境污染较小，过程也比较简单，但需要相对较高的能量，产成本[14]。
哈尔滨工业大学工学博士学位论文产量、产氢速率、底物利用率等参数，综合评价细菌糖化对水稻秸秆发酵产氢影响。1.7.2 技术路线本研究的技术路线如图 1-3 所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]解淀粉芽孢杆菌复合菌剂对玉米秸秆的降解作用及表征[J]. 李红亚,李文,李术娜,王树香,李猛,田苗苗,朱宝成. 草业学报. 2017(06)
[2]秸秆厌氧消化产甲烷的研究进展[J]. 杨茜,鞠美庭,李维尊. 农业工程学报. 2016(14)
[3]甜菜渣纤维素乙醇研究进展与展望[J]. 李丹,苑琳,李猛,李冠华. 生物工程学报. 2016(07)
[4]外源添加物降低镉胁迫下香菇体内镉含量及对酶活性的影响[J]. 杨晖,赵鹂,张龙,梁巧玲,柯乐芹. 核农学报. 2015(01)
[5]瞬间弹射蒸汽爆破联用化学法预处理玉米秸秆的组分和酶解分析[J]. 刘黎阳,郝学密,刘晨光,白凤武. 化工学报. 2014(11)
[6]纤维素酶在木质纤维素底物上的吸附、脱附以及循环利用[J]. 王钱钱,詹怀宇,孙建中,王志刚. 造纸科学与技术. 2014(03)
[7]世界纤维素燃料乙醇产业化进展[J]. 张宇,许敬亮,袁振宏,庄新姝,谭宇. 当代化工. 2014(02)
[8]纤维乙醇发展中的几个关键问题[J]. 姚兰,夏青,赵建,杨海涛,谢益民. 造纸科学与技术. 2014(01)
[9]棉花秸秆厌氧发酵制氢研究[J]. 王建华,杜光明,刘瑞元,夏焜. 中国农业大学学报. 2014(01)
[10]极端嗜热厌氧菌Caldicellulosiruptor木质纤维素降解研究[J]. 孟冬冬,张坤迪,英瑜,陈晓华,李福利. 生物加工过程. 2014(01)
博士论文
[1]解析内生细菌Pantoea ananatis Sd-1的木质纤维素降解体系研究[D]. 马江山.湖南大学 2016
[2]嗜热菌W16利用秸秆水解液混合糖产氢特性及代谢机制研究[D]. 赵磊.哈尔滨工业大学 2015
[3]木质纤维素降解菌产糖特性及作用机制[D]. 高灵芳.哈尔滨工业大学 2013
[4]高效利用玉米秸秆的产氢菌种及其产氢性能研究[D]. 曹广丽.哈尔滨工业大学 2010
[5]同步代谢秸秆木糖和葡萄糖的产氢新菌种及其产氢特性[D]. 许继飞.哈尔滨工业大学 2010
[6]暗—光耦联两步法生物制氢及相关技术的研究[D]. 宗文明.安徽农业大学 2009
[7]降解纤维素菌种筛选及纤维素降解研究[D]. 白洪志.哈尔滨工业大学 2008
[8]餐厨垃圾同步糖化发酵产乳酸与双水相分离[D]. 叶志隆.上海交通大学 2008
硕士论文
[1]纤维素乙醇生产中木质素生物预处理工艺研究[D]. 盛涛.黑龙江大学 2012
本文编号：3559506
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：138 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
木质纤维素的结构及组成
图 1-2 木质素的三种结构单元Fig. 1-2 Three kinds of lignin structure unit质纤维素类生物质的预处理纤维素类生物质的预处理是指利用物理、化学、微生物等手段改变微观结构、宏观结构及化学组成，使纤维素，半纤维素从木质素的提升纤维素及半纤维素的利用效率[12]。一般来说，理想的预处理技要求：（1）降解木质素的同时保留纤维素和半纤维素；（2）不形制剂或其他影响发酵的衍生物；（3）耗能低；（4）设备或试剂廉友好。过去几十年来，木质纤维素类生物质的预处理技术有了长足来说，主要预处理技术包括物理法、化学法和生物法。许多情况下法联合使用[13]。理法预处理方法通常包括机械破碎，微波/超声波处理和高能电子辐射等方带来的环境污染较小，过程也比较简单，但需要相对较高的能量，产成本[14]。
哈尔滨工业大学工学博士学位论文产量、产氢速率、底物利用率等参数，综合评价细菌糖化对水稻秸秆发酵产氢影响。1.7.2 技术路线本研究的技术路线如图 1-3 所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]解淀粉芽孢杆菌复合菌剂对玉米秸秆的降解作用及表征[J]. 李红亚,李文,李术娜,王树香,李猛,田苗苗,朱宝成. 草业学报. 2017(06)
[2]秸秆厌氧消化产甲烷的研究进展[J]. 杨茜,鞠美庭,李维尊. 农业工程学报. 2016(14)
[3]甜菜渣纤维素乙醇研究进展与展望[J]. 李丹,苑琳,李猛,李冠华. 生物工程学报. 2016(07)
[4]外源添加物降低镉胁迫下香菇体内镉含量及对酶活性的影响[J]. 杨晖,赵鹂,张龙,梁巧玲,柯乐芹. 核农学报. 2015(01)
[5]瞬间弹射蒸汽爆破联用化学法预处理玉米秸秆的组分和酶解分析[J]. 刘黎阳,郝学密,刘晨光,白凤武. 化工学报. 2014(11)
[6]纤维素酶在木质纤维素底物上的吸附、脱附以及循环利用[J]. 王钱钱,詹怀宇,孙建中,王志刚. 造纸科学与技术. 2014(03)
[7]世界纤维素燃料乙醇产业化进展[J]. 张宇,许敬亮,袁振宏,庄新姝,谭宇. 当代化工. 2014(02)
[8]纤维乙醇发展中的几个关键问题[J]. 姚兰,夏青,赵建,杨海涛,谢益民. 造纸科学与技术. 2014(01)
[9]棉花秸秆厌氧发酵制氢研究[J]. 王建华,杜光明,刘瑞元,夏焜. 中国农业大学学报. 2014(01)
[10]极端嗜热厌氧菌Caldicellulosiruptor木质纤维素降解研究[J]. 孟冬冬,张坤迪,英瑜,陈晓华,李福利. 生物加工过程. 2014(01)
博士论文
[1]解析内生细菌Pantoea ananatis Sd-1的木质纤维素降解体系研究[D]. 马江山.湖南大学 2016
[2]嗜热菌W16利用秸秆水解液混合糖产氢特性及代谢机制研究[D]. 赵磊.哈尔滨工业大学 2015
[3]木质纤维素降解菌产糖特性及作用机制[D]. 高灵芳.哈尔滨工业大学 2013
[4]高效利用玉米秸秆的产氢菌种及其产氢性能研究[D]. 曹广丽.哈尔滨工业大学 2010
[5]同步代谢秸秆木糖和葡萄糖的产氢新菌种及其产氢特性[D]. 许继飞.哈尔滨工业大学 2010
[6]暗—光耦联两步法生物制氢及相关技术的研究[D]. 宗文明.安徽农业大学 2009
[7]降解纤维素菌种筛选及纤维素降解研究[D]. 白洪志.哈尔滨工业大学 2008
[8]餐厨垃圾同步糖化发酵产乳酸与双水相分离[D]. 叶志隆.上海交通大学 2008
硕士论文
[1]纤维素乙醇生产中木质素生物预处理工艺研究[D]. 盛涛.黑龙江大学 2012
本文编号：3559506
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