發(fā)布時間：2020-11-14 10:56

　　 本文對纖維素酶酶解稻殼的預處理工藝進行了研究,廣泛研究了溫和條件下多種化學預處理方法,物理預處理方法,白腐菌的生物預處理方法以及多因子聯(lián)合預處理方法對稻殼的纖維素酶酶解的效果的影響,結果如下: 1.選用了稀酸,稀NaOH,Ca(OH)_2,氨水,H_2O_2等幾個化學試劑在常溫常壓下對稻殼進行了酶解前的預處理,并對這幾種試劑的預處理條件進行了優(yōu)化。結果表明,這幾種處理均能提高稻殼的酶解效率,其預處理的效果次序為NaOH＞稀硫酸＞稀鹽酸＞Ca(OH)_2＞氨水＞H_2O_2,最好的效果為稀NaOH,1.5%NaOH處理6h后,稻殼的酶解總糖得率可達29.6%。的雖然稀酸的預處理效果也較好,但其會帶來大量的半纖維素組分損失。還進行了H_2O_2/NaOH聯(lián)合堿氧化處理和酸堿聯(lián)合處理(氨水/H_2SO_4)兩種多化學因子的聯(lián)合處理實驗。結果表明,這種多因子的聯(lián)合處理效果明顯好于單因子處理。其中堿氧化預處理效果最好,在1.5%的NaOH與0.6%的H_2O_2堿氧化溶液配比,固液比為1/10,在30℃處理48h,處理后酶解總糖得率可達45.5%。并且進行了堿氧化處理的處理液循環(huán)利用實驗,結果表明,經(jīng)過3次濾液回用,可以節(jié)省大約28%的NaOH的用量。 2.進行了超聲波和微波兩種物理方法對稻殼的酶解前預處理實驗,結果表明,超聲波和微波在不改變稻殼組分含量的情況下,能提高稻殼的酶解效率。其中微波的處理效率要高于超聲波處理。700W的超聲功率時,處理30min,處理后酶解可以獲得28.3%的總糖得率。還進行了超聲波和微波分別結合稀酸和稀堿的物理與化學因子聯(lián)合預處理實驗。從處理后酶解得糖率分析,這幾種預處理的效果依次為微波稀酸＞微波稀堿＞超聲波稀堿＞超聲波稀酸＞微波處理＞超聲波處理。雖然微波稀酸處理后稻殼酶解總糖得率略高于微波稀堿處理,但由于其會降解較多的纖維素和半纖維素,因而總體比較,微波稀堿處理效果要好于微波稀酸處理。1%的NaOH結合700W功率的微波處理20min,處理后稻殼的酶解得糖率為38.7%。 3.選取了糙皮側耳AM-035和草菇AM-066兩株白腐菌對進行稻殼的酶解預處理實驗,結合處理過程中稻殼組分的變化,菌的木質(zhì)素降解酶類的產(chǎn)酶情況和處理后稻殼的酶解情況,對預處理條件進行了優(yōu)化。結果表明兩株菌均能有效的提高稻殼的酶解效果,糙皮側耳的處理效果要好于草菇。用糙皮側耳處理30d,稻殼酶解得糖率可以達到29.8%,但也會引起20%的纖維素組分和52%的半纖維素組分的損失。處理周期過長和纖維素和半纖維素組分的損失是制約白腐菌預處理進行廣泛應用的主要瓶頸。還進行了雙菌株聯(lián)合處理實驗,結果表明,這兩株菌的聯(lián)合處理效果要低于二者單獨進行處理時的效果。 4.選取了H_2O_2和超聲波兩種方法分別與糙皮側耳進行了兩步的聯(lián)合預處理實驗。這種聯(lián)合預處理工藝可以有效地縮短糙皮側耳的預處理時間,進而也可以減少稻殼纖維素與半纖維素組分的損失。常溫常壓下,2%的H_2O_2處理稻殼48h,再進行18d的糙皮側耳處理,處理后酶解總糖得率可達39.8%,高于糙皮側耳單獨處理60d后稻殼的酶解得糖率(36.7%),纖維素與半纖維素的損失卻比后者低(纖維素的降解率分別為15.7%和28.1%,半纖維素的降解率分別為44.2%和77.3%)。對聯(lián)合處理過程中菌的木質(zhì)素降解酶的產(chǎn)酶情況進行了考察,并對稻殼的結構變化進行了SEM觀察。結果表明,聯(lián)合處理對白腐菌的處理效果的提高的主要原因是第一步處理時對稻殼的結構產(chǎn)生的破壞,提高了木質(zhì)素降解酶類對木質(zhì)素的可及度,進而提高了木質(zhì)素的降解效果。
【學位單位】：華中農(nóng)業(yè)大學
【學位級別】：博士
【學位年份】：2008
【中圖分類】：S216.2
【部分圖文】：

維素是世界上最為豐富，最廉價的可再生資源，在地球近2000億噸植物生物量中占多數(shù)的是植物纖維素，其中據(jù)國家農(nóng)業(yè)部提供的數(shù)據(jù)，中國農(nóng)業(yè)廢棄纖維素類資源噸用于薪柴燃料的消耗，其余均被焚燒;而林業(yè)部提供棄物資源量8億噸，其中工業(yè)消耗5億噸，有3億噸函4噸木質(zhì)纖維原料出產(chǎn)1噸乙醇的技術水平，這些原料醇。如果利用木質(zhì)纖維原料生產(chǎn)燃料乙醇技術獲得突破則對突破我國資源瓶頸將起到至關重要的作用。因此，用工藝的研究和開發(fā)，對于實現(xiàn)經(jīng)濟可持續(xù)性發(fā)展和意義(朱圣東等，2003;潘亞杰等，2005;莊新妹，2005)。纖維素的主要組分和結構

圖1一木質(zhì)纖維原料預處理目的示意圖(Mosler，2005)Fig.1·3SehematieofgoalsofPretreatmentonIignoeellulosiematerial預處理技術的主要目的是全部或部分的降解木質(zhì)素，打破由木質(zhì)素和半纖維構成的網(wǎng)狀包埋結構，使纖維素與木質(zhì)素，半纖維素等分離開，同時纖維素內(nèi)氫鍵打開，使之成為無定形纖維素，降低纖維素的結晶度，提高基質(zhì)的孔隙率，而提高降解微生物或酶類對纖維素和半纖維素的可及度。此外，還進一步部分斷纖維素和半纖維素的糖營鍵，降低其聚合度，提高降解效率。預處理技術必滿足以下幾個條件。①提高水解酶的結合率;②避免碳水化合物的降解和損失;避免產(chǎn)生對發(fā)酵和水解過程有抑制作用的副產(chǎn)物;④避免產(chǎn)生對環(huán)境有害的副物;⑤性價比要好，盡可能的使用低能耗的技術手段，以降低工藝成本。目前，處理技術主要包括物理法，化學法，生物法，以及物理一化學法等一些綜合處方法(朱躍釗等，2004;李盛賢等，2005;Mooneyeraz.，1998;Lynde;az.，1996:

2.1稀鹽酸預處理濃度對稻殼組分得率的影響(C:纖維素;HC:半纖維素;L木質(zhì)素下同)Fig.2一1EffeetsofdifferentPretreatmenteoncentrationstodiluteHCLPretreatmentofricehull(C:eellulose;HC:hemicellulose;L:lignin)OnUL工nO曰01﹄日︶001︸工a︵(j莊乙工工n自QqO曰9︼11︵%︶頓很鈴駐佘洲陳目0.50%1.00%1.50%2.00%2.50%3.00%3.50%酸濃度(%)
【參考文獻】

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本文編號：2883390