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《浙江农林大学》 2015年
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芦竹液氨/过氧化氢预处理的试验研究

曹艳  
【摘要】:能源问题成为全球关注的焦点,生物乙醇已经被视为替代石油的主要选择路径之一,其高效的转化技术和洁净利用日趋成熟,具有广阔的应用前景。木质纤维原料乙醇化主要包括预处理、酶水解、发酵等步骤。其中预处理是为了破坏木质纤维结构,解除木质素和半纤维素对纤维素的缠绕和包裹,以提高酶对原料的可及性与催化效率。本文以能源植物芦竹(Arundo donax.L)为研究对象,以液氨预处理(Liquid ammonia treatment,LAT)和液氨过氧化氢联合预处理(Liquid ammonia treatment with hydrogen peroxide,LATH)为研究方法,在对LAT预处理响应曲面优化的基础上进行LATH联合预处理及对比试验研究。论文可为能源作物的预处理技术提供新的研究思路和理论基础。论文主要研究内容及结论如下:(1)采用响应曲面法对芦竹LAT预处理条件进行优化,发现温度和氨加载量对聚糖的转化有显著影响。在170℃,水加载量0.82(g水:g干基),氨加载量5.0(g氨:g干基)处理9.57min,酶解72 h后,葡聚糖和木聚糖转化率达96.47%和83.72%;每1000g干基材料可获得可发酵单糖538.12g,与未处理相比,单糖产量提高1.9倍。(2)选取合理的LAT预处理条件(130℃、水加载量0.4、氨加载量2.0、驻留时间10min),研究H2O2加载量对芦竹LATH预处理的影响,发现LATH预处理能有效提高葡聚糖和木聚糖的酶解率。HP(Hydrogen peroxide treatment)、LAT、LATH预处理其总糖产量最大分别为241.12g、495.74g和536.77g,相较于未处理分别提高25.55%、158.13%和179.49%。LAT、LATH预处理具有一定的应用前景。(3)采用SEM、XRD、FTIR分析芦竹LATH预处理前后微观形貌、结晶度及化学结构的改变。研究发现:芦竹经LATH预处理后纤维结构遭到破坏,部分结晶区变为无定形区。LATH预处理打破了纤维素的氢键和木素碳水复合体的酯键连接,这些变化对酶水解有促进作用。(4)在130℃,水加载量0.4,氨加载量2.0,驻留时间10min条件下,H2O2加载量0.5时,芦竹和芒有最大酶解转化率,而竹子是发生在H2O2加载量为1.0时。芦竹、竹子和芒的预处理底物经72h酶解后,每1000g干基可获得总糖产量分别为536.77g、386.26g、550.15g,分别是未处理的2.58、4.25、3.44倍。LATH预处理对能源植物具有一定的适应性,且能极大促进草本植物的酶解转化率。
【学位授予单位】:浙江农林大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:S216.2

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