提高酶解蔗渣生产单糖产率的研究

论文摘要

甘蔗渣是制糖工业的主要副产品。目前大部分的蔗渣没有得到充分利用而被烧掉,既污染环境又造成能源的浪费。为提高其综合利用率,结合当前生物能源蓬勃发展的趋势,本论文重点从预处理和酶解的角度来研究不同预处理条件和酶解条件对单糖产率的影响,为进一步将其用于生产燃料乙醇或其他产品提供基础。本研究首先采用非木质造纸原料成分分析标准测定了蔗渣中各组分的含量,其次通过单因素分析和响应面实验设计优化了用过氧化氢乙酸系统去除木素的预处理条件和酶解反应条件,并进一步探索了预处理对酶解的影响。实验得到蔗渣最优预处理条件:用浓度为64.28%的H2O2-HAc,74.93℃处理28.46h,此时木素的去除率可达95%。通过FTIR和X光衍射分析得到预处理在去木素的同时也降低了纤维素的结晶度。同样的方法得到的最优酶解条件:在控制反应体系的pH为4.40、加入12.5mg/mL的纤维素酶0.1026mL时,在50℃条件下酶解36.60h,此条件下的酶解得率可达36.1339%。离子色谱分析结果表明酶解液中葡萄糖和木糖的含量分别为18.98%和6.01%。研究结果表明,蔗渣可作为生产单糖的自然资源,将酶解所得单糖用于进一步生产燃料乙醇和其他化学品有很深远的意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 引言
• 1.1 蔗渣利用概述
• 1.1.1 蔗渣的组成
• 1.1.2 蔗渣综合利用概况
• 1.2 本论文的选题背景和意义
• 1.3 各国木质纤维原料生物转化燃料乙醇研究进展
• 1.3.1 主要原料
• 1.3.2 关键技术
• 1.3.3 主要研究障碍
• 1.3.4 各国研究进展
• 1.4 木质纤维原料组成及其水解方法
• 1.4.1 木质纤维原料的组成
• 1.4.2 木质纤维原料的水解方法
• 1.5 木质纤维素原料的预处理
• 1.5.1 木质纤维素原料主要组分与预处理的关系
• 1.5.2 预处理的目的和方法
• 第二章 蔗渣成分分析
• 2.1 实验材料与分析方法
• 2.1.1 实验材料
• 2.1.2 仪器和药品
• 2.1.3 分析方法
• 2.2 原料分析结果与讨论
• 2.2.1 蔗渣中各物质的含量
• 第三章 最优预处理条件的研究
• 3.1 引言
• 2O₂-HAc预处理原理'>3.1.1 H₂O₂-HAc预处理原理
• 2O₂-HAc预处理的因素'>3.1.2 影响H₂O₂-HAc预处理的因素
• 2O₂-HAc的配制'>3.2 H₂O₂-HAc的配制
• 3.3 预处理的实验方法和仪器设备
• 3.3.1 预处理实验方法
• 3.3.2 所需的仪器药品
• 3.4 单因素实验
• 2O₂-HAc浓度对预处理效果的影响'>3.4.1 H₂O₂-HAc浓度对预处理效果的影响
• 3.4.2 水浴温度对预处理效果的影响
• 3.4.3 预处理时间对预处理效果的影响
• 3.5 响应曲面实验分析
• 3.5.1 响应面分析法简介
• 3.5.2 实验设计
• 3.5.3 实验结果
• 3.5.4 实验结果分析
• 3.5.5 回归方程及方差分析
• 3.5.6 小结
• 3.6 经最优条件预处理后的蔗渣的红外分析
• 3.6.1 分析原理
• 3.6.2 实验方法
• 3.6.3 实验结果
• 3.7 经最优条件预处理后蔗渣的X-光衍射分析
• 3.8 本章结论
• 第四章 最优酶解条件的探索
• 4.1 酶解所用的仪器药品及实验方法
• 4.1.1 仪器药品
• 4.1.2 酶液的配制
• 4.1.3 酶解单糖得率的计算
• 4.1.4 酶活力测定方法
• 4.1.5 酶解实验方法
• 4.2 预处理对酶解得率的影响
• 4.3 单因素实验
• 4.3.1 酶浓度对单糖得率的影响
• 4.3.2 反应体系的pH值对单糖得率的影响
• 4.3.3 反应时间对单糖得率的影响
• 4.4 响应面实验
• 4.4.1 实验设计
• 4.4.2 实验结果
• 4.4.3 实验结果分析
• 4.4.4 回归方程及方差分析
• 4.4.5 小结
• 4.5 酶解得率的提高量
• 4.6 本章小结
• 第五章 酶解液的成分分析
• 5.1 分离原理
• 5.2 检测原理
• 5.3 仪器配制及所需试剂药品
• 5.3.1 仪器配置
• 5.3.2 试剂与药品
• 5.3.3 试剂的配制
• 5.4 实验方法
• 5.4.1 流动相条件的优化
• 5.4.2 单糖标准曲线的绘制
• 5.4.3 最优条件酶解后糖组分的分析
• 第六章 全文总结与展望
• 6.1 全文总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文