木质纤维素酸碱预处理的比较研究

摘要

本研究采用多种化学试剂(无机酸、有机酸、有机碱、有机溶剂)，针对不同的预处理方法，研究了木质纤维素原料(玉米秸秆，水稻秸秆)在不同化学试剂预处理和酶解后物质变化的规律，并且得到较高的酶解效率。　　在本实验中，五种酸包括硫酸、草酸、柠檬酸、酒石酸和乙酸用来对玉米秸秆在130至190°C温度范围内进行预处理，所采用的酸浓度为50和90mM。通过测定木聚糖回收率、寡聚木糖得率、木糖得率与糠醛得率，得到不同酸在不同条件下预处理后的木糖守恒情况各不相同，但各条件下木糖守恒均在100％左右。研究总结了处理强度对这些物质回收率和得率的影响。结果显示，利用硫酸和草酸可得到较高的木糖得率，而利用弱酸如柠檬酸和乙酸可得到较高的寡聚木糖得率。　　使用有机碱作为预处理催化剂前人几乎没有尝试过。本实验使用甲胺，与普通的氨水预处理对比，对预处理条件分别进行了响应面优化，根据不同指标确定了最佳反应条件。甲胺预处理后葡萄糖酶解转化率最高可达95%左右，高于氨水预处理后的最大值88%；两种方法葡萄糖总产率相同，均为90.5%，但甲胺预处理的条件比氨水预处理的条件低。两种指标下甲胺预处理的最优条件均比氨水预处理低，显示了甲胺作为催化剂的优势。另外，甲胺预处理后木质素去除率明显高于氨水预处理，但发现对于这两种预处理方法木质素去除率与酶解转化率无必然联系。　　在120°C预处理温度下比较了不同浓度的稀酸和乙醇对水稻秸秆预处理效果。结果表明乙醇预处理能明显去除木质素，酸浓度的提高对半纤维素的去除有作用。2%酸浓度的乙醇预处理能有效提高酶解转化率，在酶解反应72h后，葡萄糖转化率可达71.5%。并且，酶解液葡萄糖转化率与酶解初始条件下木聚糖、木质素和其它成分的总负荷近似呈线性关系。通过气质联用技术和主成分分析的多元统计方法对预处理液体中的物质进行定性和定量分析，得到不同预处理条件下的6种标志物。

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前 言

第一章文献综述

1.1研究背景

1.2纤维素原料的预处理方法及特点

1.3纤维素原料的酶解和发酵

1.4本课题的研究意义和主要内容

第二章材料与方法

2. 1原料

2. 2分析方法

2. 3预处理方法及实验设计

2.4酶活测定

2.5酶解

2.6发酵

第三章不同热化学预处理方法的研究

3.1不同酸试剂预处理的研究

3.2氨水与甲胺预处理

3.3乙醇预处理

第四章结论与展望

4.1结论

4.2展望

4.3创新性

参考文献

发表论文和参加科研情况

致谢