利用生物預(yù)處理提高竹材酶水解葡萄糖得率的研究.pdf_第1頁(yè)
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文檔簡(jiǎn)介

1、纖維素材料經(jīng)過預(yù)處理、水解、發(fā)酵就能生產(chǎn)纖維素乙醇。預(yù)處理是將植物細(xì)胞壁中纖維素、半纖維素和木質(zhì)素的復(fù)合結(jié)構(gòu)分解,使后期水解更易進(jìn)行,但預(yù)處理在整個(gè)纖維素乙醇生產(chǎn)過程中技術(shù)最不成熟,是限制纖維素生物質(zhì)高值化利用的瓶頸之一,因此找到合適的預(yù)處理方法對(duì)推動(dòng)生物質(zhì)能源的工業(yè)化生產(chǎn)具有重要意義。竹材具有資源量大、可再生等優(yōu)點(diǎn),是制造纖維素乙醇的優(yōu)秀原料,同時(shí)竹材中可溶性糖類、淀粉、蛋白質(zhì)含量較高,易受到真菌侵蝕,有利于進(jìn)行生物預(yù)處理。因此本論文

2、對(duì)竹材的真菌預(yù)處理技術(shù)進(jìn)行了初步研究。
   以1年生慈竹(Neosinocalamus affinis)、硬頭黃竹(Bambusa rigida Keng et Keng f.)、云南龍竹(Dendrocalamusyunnanicus)、撐篙竹(Bambusa pervaniabilis)為實(shí)驗(yàn)材料,以密粘褶菌(Gloeophyllum trabeum(Pers.) Murrill)、彩絨革蓋菌(Coriolus versi

3、color)、綿腐臥孔菌(Postia placenta)、球毛殼菌(Cheatomium globosum)、變色栓菌(Trametesversicolor)、黃孢原毛平革菌(Phanerochaete chrysosphorium)等為實(shí)驗(yàn)菌種,分別在兩種不同培養(yǎng)基上,對(duì)竹材進(jìn)行生物預(yù)處理實(shí)驗(yàn),探討不同竹種、菌種、預(yù)處理時(shí)間、水解時(shí)間、培養(yǎng)基對(duì)竹材酶水解葡萄糖得率的影響,初步篩選出適合竹材真菌預(yù)處理的菌種、培養(yǎng)條件及預(yù)處理時(shí)間,同時(shí)

4、分析竹材材性與酶水解葡萄糖得率的關(guān)系、預(yù)處理過程竹材的物理化學(xué)變化,比較真菌預(yù)處理和化學(xué)預(yù)處理方法的優(yōu)劣。主要的研究結(jié)論歸納如下:
   竹材真菌預(yù)處理優(yōu)選條件:1)預(yù)處理菌種:變色栓菌和密粘褶菌的預(yù)處理對(duì)竹材纖維素酶水解有促進(jìn)作用,葡萄糖得率能提高2.3%~7.0%;而彩絨革蓋菌、綿腐臥孔菌、球毛殼菌、黃孢原毛平革菌對(duì)竹材預(yù)處理的效果不佳。2)預(yù)處理培養(yǎng)基:使用河砂鋸屑培養(yǎng)基進(jìn)行預(yù)處理的效果較好。6種真菌分別對(duì)4種竹材的預(yù)處理

5、,河砂鋸屑培養(yǎng)基比PDA培養(yǎng)基處理材的葡萄糖得率高2%~8%。3)最適預(yù)處理時(shí)間:變色栓菌為28 d,密粘褶菌為42 d;最適宜工藝:變色栓菌在河砂鋸屑培養(yǎng)基處理28 d,再經(jīng)20 FPU/g纖維素酶水解48 h。竹材材性對(duì)葡萄糖得率的影響:1)竹材材性的種間變異較大,實(shí)驗(yàn)用4種竹材的密度在0.58~0.60 g/cm3;相對(duì)結(jié)晶度在39.69%~52.05%之間;纖維組織比量在38.47%~44.05%之間;2)實(shí)驗(yàn)用4種竹材天然耐腐

6、性由大到小為:慈竹>硬頭黃竹>云南龍竹>撐篙竹。竹材的天然耐腐性隨密度、相對(duì)結(jié)晶度、纖維組織比量的減小而降低。而天然耐腐性越低的竹材,經(jīng)真菌預(yù)處理后葡萄糖得率越高;3)優(yōu)先選用纖維組織比量小、密度小、結(jié)晶度小或者天然耐腐性差的竹材作為生物預(yù)處理的原料。
   竹材生物預(yù)處理過程中的物理化學(xué)變化:1)隨預(yù)處理時(shí)間的延長(zhǎng),竹材的質(zhì)量損失增大,結(jié)晶度降低;2)變色栓菌預(yù)處理竹材的木質(zhì)素和綜纖維素紅外吸收峰強(qiáng)度比隨預(yù)處理程度增強(qiáng)呈下降趨

7、勢(shì),而密粘褶菌預(yù)處理竹材呈上升趨勢(shì)。3)隨預(yù)處理時(shí)間的延長(zhǎng),竹材纖維素和木質(zhì)素的含量減少。4)變色栓菌預(yù)處理能造成竹材3種主成分的分解,并且對(duì)木質(zhì)素的分解能力更強(qiáng)。密粘褶菌的侵蝕主要破壞竹材綜纖維素。5)木質(zhì)素的存在會(huì)阻礙纖維素酶水解。竹材酶水解葡萄糖得率與木質(zhì)素的含量呈負(fù)相關(guān)關(guān)系,即木質(zhì)素含量越大,酶水解葡萄糖得率越少。6)要提高真菌預(yù)處理效率,應(yīng)選用能選擇性降解木質(zhì)素的菌種。
   竹材化學(xué)與生物預(yù)處理方法的比較:1)NaO

8、H溶液有很強(qiáng)的脫木質(zhì)素能力,處理后的竹材相對(duì)結(jié)晶度減小;H2SO4主要分解半纖維素,預(yù)處理后的竹材相對(duì)結(jié)晶度增大;2)竹材經(jīng)不同方法預(yù)處理,水解后固體剩余物中木質(zhì)素含量最大的為NaOH預(yù)處理,其次是H2SO4預(yù)處理,最后是變色栓菌預(yù)處理和密粘褶菌預(yù)處理,表明NaOH預(yù)處理竹材的酶水解最徹底;3)經(jīng)酸、堿、真菌預(yù)處理竹材的酶水解液的主要成分是葡萄糖和少量的木糖。不論采取何種預(yù)處理方法,4種竹材中糖得量最高的均為撐篙竹;4)不同預(yù)處理方法,

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