能源植物木质素组成结构对降解转化效率影响的研究

摘要

由于对能源的高需求,石油资源的匮乏,环境的恶化和全球气候的变化,激发了人们对新能源的开发。生物能源是一个理想的选择。可再生的能源植物纤维素是生物能源广泛的原料,但由于能源植物细胞壁是一个非常复杂的复合体,其合成过程更是错综复杂,因此人们对于木质素影响纤维素降解的机制了解的很少。在草类植物中,木质素主要由显著含量的对羟苯基(H),愈创木基(G),紫丁香基(S)。
　　目前木质素单体含量比例尤其是S/G对降解效率的影响报道不尽相同,各种影响结果都有报道。为了深入探讨木质素不同的单体组成对降解转化效率的影响关系,本文采用南获(Triarrhena lutarioriparia)(CQM1, CQM2, CQM3),五节芒(Miscanthus floridulus)(CQM4,CQM5,CQM6),小麦(CQW1,CQW2,CQW3)和水稻(CQR1,CQR2,CQR3)作为实验材料,对它们的纤维素,半纤维素,木质素含量,木质素单体组成等进行了分析测定。结果表明,在每种材料内部的三份材料之间,纤维素,半纤维素,木质素含量没有明显差异,但木质素单体含量比例尤其是S/G却有很大的变化,具体在南荻中0.29-0.77,五节芒中0.36-0.66,小麦中0.77-0.92和水稻中0.39-0.82。
　　本文采用1.0％稀硫酸和1.0％氢氧化钠进行预处理酶解产生可酵解性糖类物质。结果表明,木质素单体S/G的不同影响了预处理酶解的总产糖量,而且降低木质素单体S/G有利于产糖效率的提高。

目录

摘要

Abstract

1 文献综述

1.1 生物能源发展前景及现状

1.1.1 目前能源形势分析

1.1.2 生物能源巨大优势

1.1.3 生物能源的利用现状研究进展

1.2 植物细胞壁组成与结构研究进展

1.2.1 细胞壁的组成与结构

1.3 木质素对降解转化效率影响的研究进展

1.4 本研究的目的意义

2 材料与方法

2.1 实验材料

2.2 实验方法

2.2.1 细胞壁成分提取方法

2.2.2 细胞壁成分含量分析方法

2.2.3 细胞壁成分精细分析方法

2.2.4 键连接类型测定

2.2.5 纤维素结晶度及聚合度(DP)测定方法

2.3 秸秆预处理及酶解方法

2.3.1 秸秆酸预处理酶解方法

2.3.2 秸秆碱预处理酶解方法

2.3.3 秸秆4.0mol/L KOH处理后残渣酶解方法

2.4 秸秆酒精发酵方法

2.4.1 预处理

2.4.2 预处理后酶解

2.4.3 发酵

3 结果与分析

3.1 能源植物细胞壁组成成分含量测定结果

3.1.1 木质素含量

3.1.2 果胶质

3.1.3 半纤维素,纤维素

3.2 三种能源植物细胞壁精细成分分析

3.2.1 木质素单体含量测定结果

3.2.2 纤维素结晶度测定结果

3.2.3 纤维素聚合度的测定结果

3.3 键连接类型测定结果

3.4 预处理及酶解产糖

3.5 精细分析实验结果

4 讨论

4.1 木质素组成对降解转化效率的影响

4.2 木质素研究方法存在的不足

4.3 木质纤维素高效降解的根本出路

5. 展望

5.1 木质素单体对秸秆预处理后转化效率的影响

5.2 木质素单体与半纤维素单糖之间以及和纤维素之间的相互连接方式

5.3 木质素组成结构对其他预处理酶解方式的影响作用

6. 参考文献

7. 附录

8. 致谢