利用玉米芯工业纤维废渣生产纤维素酶以及燃料乙醇的研究

论文摘要

纤维素是地球上最丰富的可再生生物质资源,将纤维素材料转化为燃料乙醇,具有重要的经济和生态意义。利用天然纤维素材料生物转化乙醇需要经过纤维素糖化和乙醇发酵两个基本过程。本论文讨论的是以玉米芯工业废渣为原料,将纤维素糖化和乙醇发酵这两个基本过程合二为一、同步进行的纤维素乙醇转化法,称为同步糖化发酵玉米芯工业废渣生产乙醇（simultaneous saccharification and fermentation-SSF）。本论文以提高纤维素糖化过程的酶解效率和发酵液中的最终乙醇浓度为目的,针对天然纤维素难分解、同步糖化发酵过程中多种因素导致生产的最终乙醇浓度低的问题,开展了以下三个方面的研究工作：1,首先为了准确测定纤维素的转化率,对原料各成分分析方法进行了优化,确定了一种能够快捷、迅速而又精确的分析原料各成分的分析方法,对原料各成分进行分析测定。并将中性洗涤剂法、酸性洗涤剂法、72%硫酸水解法及灰化法综合运用,一次性进行半纤维素、纤维素、木质素的测定,达到了程序简单,结果可靠的基本要求。2,为了更好的验证纤维素在混合同步糖化发酵玉米芯工业废渣的过程中乙醇的生产效率,本论文对纤维素酶生产菌株的种子培养条件和产酶接种条件进行优化,提供了高效优质的纤维素酶生产条件。3,为了提高原料纤维素的转化率,本论文对同步发酵过程进行分析,对同步糖化发酵工艺中的主要影响因子进行了优化,以确定同步糖化发酵玉米芯工业废渣生产乙醇的最佳工艺。这些影响因子包括发酵温度、酵母接种量、料液比和发酵用不同原料。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章、文献综述
• 1.1 当今世界能源现状
• 1.2 生物转化法生产乙醇的研究进展
• 1.2.1 燃料乙醇生产工业的发展现状
• 1.2.2 利用天然纤维素材料生产燃料乙醇
• 1.2.3 生物乙醇转化技术
• 1.3 纤维素
• 1.4 纤维素酶
• 1.4.1 纤维素酶的组成及其作用
• 1.4.2 纤维素酶的协同作用机制
• 1.4.3 纤维素酶蛋白辅助因子
• 1.5 酶解玉米芯工业废渣生产燃料乙醇
• 1.6 同步糖化发酵
• 1.6.1 同步糖化发酵工艺的特点
• 1.6.2 同步糖化发酵的影响因素
• 第二章、原料各成分分析方法的研究
• 2.1 引言
• 2.2 试验器材和试剂
• 2.2.1 实验器材
• 2.2.2 试验试剂
• 2.3 试剂准备
• 2.3.1 中性洗涤剂
• 2.3.2 酸性洗涤剂
• 2.3.3 72%硫酸
• 2.3.4 样品的前处理
• 2.4 实验步骤
• 2.4.1 样品的称取
• 2.4.2 去除有机杂质
• 2.4.3 进一步去除有机杂质
• 2.4.4 中性洗涤剂的洗涤
• 2.4.5 酸性洗涤机的洗涤
• 2.4.6 灰化
• 2.4.7 各成分含量的表示
• 2.4.8 各成分检测结果
• 2.5 本章小结
• 第三章、酶活测定及产酶培养条件优化
• 3.1 引言
• 3.2 实验材料、试剂、仪器
• 3.2.1 菌种
• 3.2.2 培养基及培养方法
• 3.2.3 实验试剂
• 3.2.4 实验仪器
• 3.3 酶活测定方法
• 3.3.1 滤纸酶活力（FPA）测定方法:3,5-二硝基水杨酸法（DNS法）
• 3.3.2 Bradford法测定蛋白量
• 3.3.3 生物量的测定方法
• 3.4 种子基本培养条件的优化实验
• 3.4.1 种子培养基配方的优化实验
• 3.4.2 种子培养基初始pH值的优化实验
• 3.5 产酶培养接种条件的优化实验
• 3.5.1 接种量的优化实验
• 3.5.2 接种时间的优化实验
• 3.6 本章小结
• 第四章、纤维乙醇同步发酵过程分析研究
• 4.1 引言
• 4.2 实验材料、试剂及仪器
• 4.2.1 实验材料
• 4.2.2 主要试剂
• 4.2.3 实验仪器
• 4.2.4 实验方法
• 4.3 温度对乙醇发酵的影响
• 4.3.1 实验设计
• 4.3.2 实验数据
• 4.3.3 结果分析
• 4.4 酵母接种量对乙醇发酵的影响
• 4.4.1 实验设计
• 4.4.2 实验结果
• 4.4.3 结果分析
• 4.5 料液比对乙醇发酵的影响
• 4.5.1 实验设计
• 4.5.2 实验数据
• 4.5.3 结果分析
• 4.6 不同原料对乙醇发酵的影响
• 4.6.1 实验设计
• 4.6.2 实验数据
• 4.6.3 结果分析
• 4.7 本章小结
• 第五章、全文总结
• 参考文献
• 致谢
• 学位论文评阅及答辩情况表