论文摘要
本文通过研究稀酸、稀碱与生物预处理,并结合处理前后样品中纤维素、半纤维素、木质素含量和酶解液中还原糖含量以及纤维素结构的变化对比分析不同预处理对纤维素酶降解巨菌草纤维素的影响。最终得到最佳酶解巨菌草纤维素的工艺,旨在为巨菌草作为制备生物乙醇原料提供理论依据。研究结果如下：1、从加酶量、酶解时间、底物浓度、缓冲液pH值、反应温度等方面研究纤维素酶解最佳条件。结果表明：各因素对该试验的影响效果依次为,加酶量>酶解时间>底物浓度>缓冲液pH值>反应温度；最佳酶解条件为：反应时间60h,酶用量44.8u/g,底物浓度l0g/L,pH5.0,酶解温度45℃。在该条件下进行酶解反应,酶解液中还原糖含量为102.656mg/g。2、从稀酸(H2SO4)固液比、酸浓度、处理时间和处理温度四个方面分析和探讨稀酸预处理对巨菌草化学组成和酶解反应的影响。结果表明：稀酸对巨菌草的半纤维素有明显降解作用,随着酸液浓度和固液比增加,酸解液中还原糖含量也逐渐增加,但稀酸对木质素降解作用较小。当温度升高和处理时间增加,巨菌草主要化学组成和酶解液中的还原糖含量也在改变。根据试验结果,结合经济效益分析,得到最佳稀酸(H2SO4)预处理条件为：固液比1：20、酸浓度2%、处理时间60min、处理温度100℃。3、从稀碱(NaOH)固液比、碱浓度、处理时间和处理温度四个方面分析和探讨稀碱预处理对巨菌草化学组成和酶解反应的影响。结果表明：稀碱对巨菌草中木质素有明显脱除作用,随着碱液浓度和固液比增加,木质素脱除效果随之增强,这对促进后续酶解反应起着重要作用,同时碱液对半纤维素的降解作用也很明显。随着处理温度升高和处理时间增加,巨菌草的主要化学组成和酶解液中还原糖含量也在改变。根据试验结果,结合经济效益分析,得到最佳稀碱(NaOH)预处理条件为：固液比1：15、碱浓度1.5%、处理时间80min和处理温度100℃。4、从反应温度、固液比、接种量、培养基pH几个方面,研究白腐真菌P969发酵巨菌草产糖的最佳条件。结果表明：各因素对该试验的影响效果依次为,反应温度>固液比>接种量>培养基pH。通过DPS软件分析得到最佳产糖条件为：接种量(直径5mm菌种塞)1片/g,固液比1：25,培养基pH3.0,反应温度32℃。在该条件下发酵液中还原糖含量为432.33mg/g。5、利用红外光谱和X射线衍射分析不同预处理对纤维素结构的影响,结果表明,经过稀酸处理后样品的结晶度由未处理的56.81%下降到54.96%,下降1.91%；经过稀碱预处理后,结晶由未处理的56.81%下降到54.84%,结晶度下降1.97%；经生物预处理后的样品,结晶度下降程度较明显,由原来56.81%下降到38.79%,结晶度下降18.5%。但碱处理后的发酵液中还原糖含量最高,这说明木质素含量对酶解反应的影响大于结晶度。由此得出不同预处理对酶解反应的影响顺序为：稀碱预处理>生物预处理>稀酸预处理。经过扫描电镜对巨菌草样品的分析得出,不同预处理对样品结构的影响顺序为：稀碱预处理>生物预处理>稀酸预处理。因此,稀碱预处理对后续酶解巨菌草纤维素效果最好,但由于该过程产生大量废液,且碱液成本较高,酶解前必须将样品洗涤至中性,应用前景受到限制。生物预处理效果虽没碱预处理好,但生产成本较前者低,污染小,能耗小,所以应用前景更光明。综上所述,最佳酶解巨菌草纤维素工艺为：巨菌草→65℃烘干→粉碎过20目筛→接种p969进行发酵产糖,反应条件为：接种量(直径5mm菌种塞)1片/g,固液比1：25,培养基pH3.0,反应温度32℃。