木质纤维素超低温微化-固定化酶降解制备乙醇工艺研究

摘要

木质纤维素是一种新的可利用能源。全世界有着大量的木质纤维素类资源，这其中包括占很大一部分的林业加工废弃物，例如木屑，木渣，树皮等是一大类没有被有效利用的可再生植物资源，用林业废弃物转化为燃料乙醇、沼气等是一种解决能源问题的新的有效途径。本文对白桦木质纤维素预处理、白桦木纤维素固定化酶降解及乙醇的发酵工艺进行了研究。 考察了不同预处理方法对白桦木纤维素酶水解的影响，这几种方法包括：酸处理、碱处理、微体化预处理和超低温微体化预处理等方法。其中，超低温微体化预处理桦木纤维素的方法至今未见报道。通过对几种方法的比较发现：酸预处理方法的酶解率最低，为6.58％。超低温微体化预处理的桦木纤维素酶解率最高，为31.78％。 用交联法对纤维素酶进行固定化，研究了维素酶的固定化工艺，得到了载体与交联剂浓度、给酶量、固定化时间的最适固定化条件：戊二醛浓度7.0％，酶用量80 mg/g载体，交连时间8小时，固定化纤维素酶活力可达1.18 u/g。同时对固定化酶及游离酶的米氏常数、最适pH，离子强度对酶活力的影响以及最适反应温度和热稳定性等理化性质进行了探讨和比较。固定化纤维素酶重复利用10次，酶活力为原来的50％以上。 研究了固定化纤维素酶降解白桦木纤维素的酶解工艺。并对酶解工艺进行了优化，结果得到固定化纤维素酶最佳酶解条件为：温度45℃，pH值5.0，酶用量0.15g/g底物，还原糖产量为0.685mg/mL。 对木质纤维素酶解后的糖化液的发酵结果表明，最佳发酵工艺条件为：温度35℃，pH值5.5，接种量为15％，糖液浓度4％，摇床转数150rpm，乙醇产率可达33.5％。说明了用超低温微体化与固定化酶连用解降解白桦木纤维素原料生产乙醇的方法是可行的。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1课题背景及意义

1.1.1木质纤维素资源概况

1.1.2木质纤维素的降解

1.1.3酶的固定化

1.1.4乙醇发酵

1.1.5本课题的研究内容

2白桦木纤维素预处理工艺研究

2.1实验材料与设备

2.1.1实验材料与试剂

2.1.2实验仪器

2.2实验方法

2.2.1白桦木质纤维素组分的测定

2.2.2还原糖的测定

2.2.3纤维素酶液的配制

2.2.4酸预处理

2.2.5碱预处理

2.2.6微体化预处理

2.2.7超低温微体化预处理

2.3实验结果与讨论

2.3.1白桦木质纤维素成份分析

2.3.2葡萄糖标准曲线的绘制及回归方程的确定

2.3.3酸预处理对白桦木纤维素酶降解率的影响

2.3.4碱预处理对白桦木纤维素酶解率的影响

2.3.5微体化与超低温微体化预处理对白桦木纤维素酶降解的影响

2.3.6几种预处理方式的比较

2.4本章小节

3固定化纤维素酶制备及酶解工艺研究

3.1实验材料与设备

3.1.1实验材料与试剂

3.1.2实验设备

3.2实验方法

3.2.1酶活力的测定

3.2.2固定化纤维素酶的制备

3.2.3固定化纤维素酶性质的研究

3.2.4固定化纤维素酶降解白桦木纤维素工艺研究

3.3实验结果与讨论

3.3.1固定化纤维素酶的制备试验结果分析

3.3.2固定化纤维素酶的性质

3.3.3固定化纤维素酶降解白桦木纤维素最佳工艺参数确定

3.4本章小结

4白桦木纤维素酶解液转化乙醇工艺研究

4.1实验材料与设备

4.1.1菌种

4.1.2培养基

4.1.3实验设备

4.2实验方法

4.2.1还原糖含量的测定

4.2.2种子的培养

4.2.3酵母细胞数的测定

4.2.4乙醇含量的测定

4.3实验结果与讨论

4.3.1乙醇标准曲线的绘制及回归方程的确定

4.3.2种子培养时间的确定

4.3.3接种量对乙醇产率的影响

4.3.4酶解液中糖浓度对乙醇产率的影响

4.3.5 pH对乙醇产率的影响

4.3.6温度对乙醇产率的影响

4.3.7摇床转数对乙醇产率的影响

4.4本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢