玉米秸秆微波酸预处理与酶解糖化研究

【摘要】： 农作物秸秆的处置与资源化利用是农业、资源和环境领域的研究热点之一。为了探索利用玉米秸秆生产燃料乙醇的可行性,本研究将玉米秸秆的叶子、外皮和髓分别进行了微波酸预处理,选出适合作燃料乙醇原材料的部分,减少玉米秸秆制备燃料乙醇时的资源浪费与环境污染。该研究结果对于玉米秸秆的燃料化利用有一定的指导意义。 1、玉米秸秆微波酸预处理本文选取硫酸浓度、温度、处理时间、料水比及搅拌速度5个因素分别进行单因素试验和正交试验。结果表明,五个因素对微波酸预处理玉米秸秆叶子的影响顺序依次为:酸浓度温度料液料时间搅拌速度,最佳条件是酸浓度5.0 %,温度75℃,时间30 min,料水比1:15.0,搅拌速度800 r/min.对玉米秸秆髓的影响顺序依次为:酸浓度搅拌速度预处理时间料水比预处理温度,最佳条件是酸浓度4.0 %,温度75℃,时间25 min,料水比1:20.0,搅拌速度1 000 r/min。玉米秸秆皮的影响顺序依次为:酸浓度预处理时间料水比预处理温度搅拌速度,最佳条件是酸浓度9.0 %,温度72℃,时间30 min,料水比1:17.1,搅拌速度2 000 r/min。玉米秸秆叶子和髓在微波酸预处理条件下,可以用于生产燃料乙醇。 2、预处理后玉米秸秆的酶解糖化将预处理过的玉米秸秆的叶子、外皮和髓分别进行了纤维素酶解处理,确定纤维素酶水解预处理后玉米秸秆不同部分的最佳条件,找出最适合做燃料酒精原料的部分。分别对玉米秸秆的叶子、髓、皮纤维素酶水解的酶量、pH值、温度、时间4个因素做了单因素试验和正交试验,并对正交试验的结果做了验证试验。结果表明:4个因素对玉米秸秆髓、叶子和皮酶解的影响顺序均依次为酶量温度时间pH。秸秆髓、叶子和皮的最佳纤维素酶加酶量分别为3000、3500、4000 U/g,最佳温度分别为44、44、47℃,最佳水解时间分别为84、84、96 h,最佳pH分别为5.2、5.4、5.4,秸秆髓、叶子和皮在最佳水解条件下水解液的糖含量分别为3.469、3.102、1.828 mg/mL。所以,玉米秸秆的髓和叶子适合制备燃料酒精,秸秆皮所用的纤维素酶量最大,而水解液的糖含量最低,不适合作燃料酒精的原料。 【关键词】：玉米秸秆 燃料乙醇 微波酸预处理 纤维素酶 酶水解
【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TQ353
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 文献综述10-24
• 1.1 玉米秸秆简介10
• 1.2 燃料乙醇简介10-12
• 1.2.1 燃料乙醇的概念10
• 1.2.2 燃料乙醇的优点及其开发意义10-11
• 1.2.3 木质纤维素生产燃料乙醇的现状及存在的问题11-12
• 1.3 预处理的方法简介12-16
• 1.3.1 物理方法12-13
• 1.3.2 化学处理13-15
• 1.3.3 物理化学综合法15-16
• 1.3.4 生物法16
• 1.4 纤维素酶简介16-17
• 1.5 纤维素酶的作用机理17-19
• 1.5.1 纤维素酶对纤维素分子的吸附作用17
• 1.5.2 纤维素酶的协同降解作用17-19
• 1.6 世界燃料酒精工业发展现状和展望19-22
• 1.7 研究背景22-23
• 1.8 研究目的和意义23-24
• 第二章 玉米秸秆微波酸预处理24-39
• 2.1 概论24
• 2.2 材料与方法24-25
• 2.2.1 试验材料24-25
• 2.2.2 主要实验仪器及试剂25
• 2.2.3 试验方法25
• 2.2.4 分析方法25
• 2.3 结果与分析25-35
• 2.3.1 单因素试验结果与分析25-29
• 2.3.2 正交试验结果与分析29-33
• 2.3.3 验证试验结果与分析33-35
• 2.4 讨论35-37
• 2.4.1 不同硫酸浓度对还原糖含量的影响35-36
• 2.4.2 不同温度对还原糖含量的影响36
• 2.4.3 不同时间对还原糖含量的影响36-37
• 2.4.4 不同料水比对还原糖浓度的影响37
• 2.4.5 不同搅拌速度对还原糖浓度的影响37
• 2.5 本章小结37-39
• 第三章 预处理后玉米秸秆酶解糖化39-50
• 3.1 概述39
• 3.2 材料与方法39-40
• 3.2.1 实验材料39-40
• 3.2.2 主要试剂与仪器40
• 3.2.3 试验方法40
• 3.2.4 分析方法40
• 3.3 结果与分析40-47
• 3.3.1 单因素试验结果与分析40-43
• 3.3.2 正交试验结果与分析43-45
• 3.3.3 验证试验结果与分析45-47
• 3.4 讨论47-48
• 3.4.1 酶用量对水解的影响47
• 3.4.2 pH 值对水解的影响47-48
• 3.4.3 温度对水解的影响48
• 3.4.4 时间对水解的影响48
• 3.5 本章小结48-50
• 第四章 结论与建议50-51
• 4.1 结论50
• 4.2 建议50-51
• 参考文献51-57
• 致谢57-58
• 作者简介58

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