木质纤维素碱预处理水解液中阿魏酸的解毒方法研究

发布时间：2017-12-17 08:19

  本文关键词：木质纤维素碱预处理水解液中阿魏酸的解毒方法研究

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【摘要】：常规能源的日益减少及其带来的环境危害,使得利用纤维质原料生产燃料乙醇引起人们广泛的关注。然而,木质纤维素预处理过程中产生大量的阿魏酸、乙酸、糠醛等抑制物,会抑制后续水解及发酵产酒精的过程。为解决上述问题,本文围绕预处理水解液中主要抑制物阿魏酸开展研究,旨在针对性去除阿魏酸的同时,探索木质纤维素预处理水解液中抑制物定向脱毒的微观机制,为提升木质纤维素降解率及生产燃料酒精提供一定的科学依据。通过浓度梯度压力驯化方式,从受阿魏酸污染的土壤中筛选出一株阿魏酸降解菌HHQ-1,经鉴定为寡养单胞菌属。通过正交实验确定HHQ-1的最适生长条件为温度30℃,pH为9,接种量为7%,阿魏酸初始浓度为1250mg/L;其最佳降解条件为温度30℃,pH为8,接种量为7%,阿魏酸初始浓度为1250mg/L。将HHQ-1接种到木质纤维素碱预处理水解液中,构建HHQ-1-里氏木霉双菌降解体系。通过HHQ-1—里氏木霉双菌协同降解体系与里氏木霉单菌降解体系的纤维素水解效果对比发现,双菌降解体系中还原糖产量比单菌降解体系提高7.84%。通过测定菌体OD_(550)值和电导率值研究双菌降解体系中菌株间的相互影响与作用。并且,利用综合平衡分析方法进行评估,确定双菌降解体系中菌体细胞的最佳生长条件为温度25-30℃,pH为6.5,里氏木霉与HHQ-1接种量比为1:3。对比单菌和双菌降解体系中菌体细胞的OD_(550)值和电导率值,可以看出双菌降解体系中的菌体细胞数量有所增加,细胞被损坏率更低。利用正交实验确定了双菌降解体系下纤维素酶水解的最佳条件为:里氏木霉接种量3mL、pH值8、温度30℃。同时探究阿魏酸降解菌对纤维素酶酶系组成影响情况。研究结果表明,阿魏酸降解菌的加入消除了阿魏酸抑制物,提高了纤维素酶酶系的稳定性,且限速酶β-葡萄糖苷酶酶活所占比重较大。利用扫描电镜、傅里叶红外光谱、X-射线衍射仪等观察不同降解体系下稻草秸秆的形貌级结构变化。结果表明,双菌降解体系中稻草秸秆的结构破坏更加明显,纤维素结晶区破坏更加显著,木质素降解更加有效。相比单菌降解体系而言,双菌降解体系能有效去除木质纤维素预处理水解液中的阿魏酸抑制物,从而提高乙醇产率,降低乙醇生产成本,不失为纤维素乙醇生产中的一种有效手段。
【学位授予单位】：华东师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：X172

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本文编号：1299396