玉米秸秆为原料燃料乙醇制备的关键问题研究
玉米秸秆为原料燃料乙醇制备的关键问题研究【摘要】:木质纤维素是地球上最丰富、最廉价的可再生资源,被认为是最重要的乙醇生产的后续资源物质。但在以木质纤维素为原料进行乙醇制备方面仍存在
【学位授予单位】:哈尔滨工业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:X712
【目录】:
- 摘要4-6
- Abstract6-16
- 第1章 绪论16-36
- 1.1 课题背景16-17
- 1.2 国内外燃料乙醇发展状况17-21
- 1.2.1 国外燃料乙醇发展状况17
- 1.2.2 我国燃料乙醇发展状况17-18
- 1.2.3 纤维素燃料乙醇发展状况18-21
- 1.3 秸秆类生物质生产乙醇的原理21-23
- 1.4 秸秆类生物质生产酒精关键技术的国内外研究与应用现状23-34
- 1.4.1 秸秆的预处理技术23-27
- 1.4.2 纤维素水解糖化技术27-29
- 1.4.3 纤维素酒精的生产发酵方式29-30
- 1.4.4 半纤维素生产酒精技术30-34
- 1.5 课题的研究意义与内容34-36
- 第2章 实验材料与方法36-48
- 2.1 实验仪器与设备36-37
- 2.2 实验材料37-38
- 2.2.1 玉米秸秆原料37
- 2.2.2 微生物和酶37
- 2.2.3 实验采用的培养基37-38
- 2.3 分析方法38-43
- 2.3.1 理化分析项目39
- 2.3.2 玉米秸秆分析39-40
- 2.3.3 糖化和发酵产物分析40-41
- 2.3.4 酶学性质分析41-43
- 2.4 微生物学分析项目和方法43-46
- 2.4.1 微生物形态学观察43
- 2.4.2 细菌的分析43-44
- 2.4.3 酵母菌的分析44-45
- 2.4.4 微生物细胞膜短链脂肪酸特异性分析45-46
- 2.5 分子生物学分析项目与方法46-48
- 2.5.1 细菌16SrDNA碱基序列测定与分析46-47
- 2.5.2 酵母菌26S rDNA D2 区碱基序列测定与分析47-48
- 第3章 玉米秸秆微波预处理技术的研究48-66
- 3.1 吸波介质对微波预处理的影响研究48-52
- 3.1.1 吸波介质对玉米秸秆pH的影响49-50
- 3.1.2 木质素、纤维素、半纤维素含量的影响50
- 3.1.3 吸波介质对酶解效率的影响50-51
- 3.1.4 吸波介质对纤维素酶毒性的影响51-52
- 3.1.5 吸波介质的确定52
- 3.2 微波/水玉米秸杆预处理工艺条件的研究52-60
- 3.2.1 响应曲面法简介52-53
- 3.2.2 微波/水玉米秸杆预处理工艺条件的优化53-60
- 3.3 微波预处理与汽爆预处理的比较60-61
- 3.4 微波预处理机理的初步探讨61-64
- 3.4.1 玉米秸秆的结构模型61-62
- 3.4.2 玉米秸秆的表面形貌62
- 3.4.3 微波预处理玉米秸杆的机理分析62-64
- 3.5 本章小结64-66
- 第4章 纤维素降解菌的筛选和同时糖化发酵生产乙醇实验研究66-86
- 4.1 纤维素降解菌的分离和筛选66-72
- 4.1.1 纤维素降解菌的分离纯化67
- 4.1.2 酒精生产用纤维素降解菌的筛选67-72
- 4.2 纤维素降解菌的鉴定72-78
- 4.2.1 纤维素降解菌的形态特征和培养特征72-73
- 4.2.2 纤维素降解菌的个体形态特征73-74
- 4.2.3 纤维素降解菌的生理生化实验74-77
- 4.2.4 纤维素降解菌细胞膜短链脂肪酸特异性77-78
- 4.3 纤维素降解菌产酶条件优化的研究78-80
- 4.4 同时糖化和发酵(SSF)生产酒精的工艺研究80-83
- 4.4.1 纤维素降解菌单菌株和复配菌株的SSF试验80-82
- 4.4.2 SSF工艺参数的优化82-83
- 4.5 纤维素降解菌群与纤维素酶糖化的比较83-84
- 4.6 本章小结84-86
- 第5章 木糖利用酵母菌的筛选及葡萄糖/木糖发酵性能研究86-106
- 5.1 木糖利用酵母菌的筛选86-89
- 5.1.1 木糖利用酵母菌的初筛87
- 5.1.2 木糖利用酵母菌的复筛87-89
- 5.2 木糖利用酵母菌的鉴定89-95
- 5.2.1 形态学特征89-90
- 5.2.2 生理生化学特征90-93
- 5.2.3 分子生物学鉴定93-95
- 5.3 木糖利用酵母菌的驯化95-97
- 5.3.1 酵母驯化用培养基级驯化过程96
- 5.3.2 驯化后菌株的发酵情况96-97
- 5.4 木糖利用酵母菌单木糖和混合糖(木糖/葡萄糖)发酵性能研究97-103
- 5.4.1 培养基成分优化97-98
- 5.4.2 发酵条件的优化98-101
- 5.4.3 木糖发酵性能的研究101-102
- 5.4.4 混合糖(葡萄糖/木糖)发酵性能的研究102-103
- 5.5 木糖利用酵母菌进行同时糖化发酵酒精制备的初步研究103-105
- 5.6 本章小结105-106
- 第6章 偏向依赖于辅酶NADH 的木糖还原酶基因克隆和酶学性质的研究106-132
- 6.1 木糖还原酶基因xy11 的获得107-114
- 6.1.1 RACE 实验的引物设计107-108
- 6.1.2 细胞培养及总RNA 的提取108
- 6.1.3 3? RACE 实验108-110
- 6.1.4 5?RACE 实验110-111
- 6.1.5 XYL1 基因全序列的获得与克隆111-114
- 6.1.6 进化关系分析114
- 6.2 木糖还原酶基因的亚克隆和初步表达114-124
- 6.2.1 限制性酶切反应116-117
- 6.2.2 片断与载体的连接117
- 6.2.3 大肠杆菌的转化和阳性克隆筛选117-118
- 6.2.4 重组载体的毕赤酵母的转化118-120
- 6.2.5 木糖还原酶基因重组蛋白的表达及重组蛋白的Western 印迹120-124
- 6.3 木糖还原酶(XR)酶学性质研究124-125
- 6.3.1 温度及pH 对XR 酶活力的影响124
- 6.3.2 XR 的底物专一性和辅酶特性124-125
- 6.4 木糖还原酶蛋白三维结构和与辅酶的分子对接研究125-128
- 6.4.1 木糖还原酶三位结构初建126
- 6.4.2 同源模型的修正126
- 6.4.3 木糖还原酶与辅酶的分子对接126-128
- 6.5 本章小结128-132
- 参考文献132-144
- 攻读学位期间发表的学术论文144-146
- 致谢146-147
- 个人简历147
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