秸秆的化学预处理技术与微生物降解条件探索

摘要

本研究利用化学试剂对玉米秸秆进行预处理，以脱除木质素，提高组分内纤维素含量，从而更好的利用纤维素降解菌群对秸秆纤维素进行生物降解。通过化学预处理试验发现稀NaOH溶液比稀H2SO4溶液有更好的秸秆预处理效果。浓度3％的稀NaOH溶液，固液比1:20，温度108～115℃条件下处理40目玉米秸秆1h，纤维素含量达到69.2％，纤维素提升率为105.71％，木质素脱除率为94.7％。浓度4％的稀NaOH溶液，固液比1:20，温度115～121℃下处理处理60目玉米秸秆1h，纤维素含量为64.71％，纤维素提升率为109.08％，木质素脱除率为83.66％。化学预处理试验筛选出的纤维素含量提升率最高试验组预处理后秸秆进入接下来的秸秆纤维素菌群降解试验。通过菌群降解秸秆纤维素产糖试验得出结论：对于40目预处理后秸秆，在25ml-6％体系中接入5＃菌群于30℃下降解到第四天，体系内还原性葡萄糖量有最高值，此时产糖率为22.690 mg·g-1；同温度同体系下，接入6＃菌群，到第四天时体系内糖量有最高值，此时产糖率为26.563 mg·g-1。对于60目预处理后秸秆，在25ml-6％体系中接入5＃菌群于30℃下降解到第六天，体系内还原性葡萄糖量有最高值，此时产糖率为30.935 mg·g-1；同温度25ml-6％体系下，接入6＃菌群，到第二天时体系内糖量有最高值，此时产糖率为30.028 mg·g-1。在40目秸秆纤维素降解产糖试验中6＃菌群降解活性强于5＃菌群，而在60目降解试验时情况相反，但两菌群的最适降解温度均为30℃。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 研究背景

1.1.1 生物质能源概述

1.1.2 秸秆资源的利用现状

1.2 秸秆的预处理

1.2.1 秸秆预处理的作用

1.2.2 秸秆预处理的方法

1.3 纤维素降解菌群降解秸秆纤维素的研究

1.3.1 微生物降解纤维素机理

1.3.2 纤维素降解菌群

1.4 研究内容和技术路线

1.4.1 研究内容

1.4.2 技术路线

第二章 秸秆化学法预处理试验

2.1 试验材料与方法

2.1.1 原料

2.1.2 化学预处理试剂

2.1.3 仪器设备

2.1.4 化学预处理试验设计与操作方法

2.1.5 秸秆三素含量的测定方法

2.240目秸秆化学预处理试验结果与分析

2.2.140目秸秆稀H2S04溶液预处理效果

2.2.240目秸秆稀NaOH溶液预处理效果

2.2.3 小结

2.360目秸秆稀NaOH溶液预处理试验结果与分析

2.3.160目秸秆稀NaOH溶液预处理试验

2.3.260目秸秆稀NaOH溶液预处理效果

2.4 秸秆预处理前后木质成分结构分析

2.4.140目秸秆化学预处理前后木质成分结构的扫描电镜分析

2.4.260目秸秆化学预处理前后木质成分结构的扫描电镜分析

2.5 化学法预处理试验小结

第三章 菌群降解未处理秸秆还原性葡萄糖量的变化趋势

3.1 试验材料与方法

3.1.1 菌群

3.1.2 液态培养基

3.1.3 试剂

3.1.4 试验仪器

3.1.5 试验方法

3.1.6 还原性葡萄糖降解率的计算方法

3.2 菌群降解40目未处理秸秆液体培养基中葡萄糖量变化情况

3.2.1 同温度不同降解菌群降解条件下降解液中还原性葡萄糖量变化

3.2.2 同降解菌群条件下不同降解体系中还原性葡萄糖量变化

3.3 菌群降解60目未处理秸秆液体培养基中葡萄糖量变化情况

3.3.1 同温度不同降解菌群条件下降解液中还原性葡萄糖量变化

3.3.2 同降解菌群条件下不同降解体系中还原性葡萄糖量变化

第四章 化学预处理后秸秆作为碳源的菌群降解试验条件探索

4.1 试验材料与方法

4.1.1 菌群

4.1.2 降解秸秆纤维素产糖液态培养基

4.1.3 试验方法

4.1.4 菌群降解秸秆纤维素产糖率的计算方法

4.240目预处理后秸秆菌群降解产糖试验结果分析

4.2.1 同温度不同降解菌群条件下降解液中还原性葡萄糖量变化

4.2.2 同降解菌群不同降解体系中还原性葡萄糖量变化

4.360目预处理后秸秆菌群降解产糖试验结果分析

4.3.1 同温度不同降解菌群条件下降解液中还原性葡萄糖量变化

4.3.2 同降解菌群不同降解体系中还原性葡萄糖量变化

第五章 结论与展望

5.1 结论

5.1.1 秸秆化学预处理试验结论

5.1.2 微生物菌群降解秸秆试验结论

5.1.3 总结

5.2 展望

参考文献

发表论文和科研情况说明

致谢