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《华中农业大学》 2010年
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脆性水稻秸秆的生物预处理及发酵

刘晨娟  
【摘要】: 随着石油资源的枯竭,人们不约而同的把目光投向了可替代的生物质能源,却又面临与人争粮的窘况。而全球最丰富的木质纤维素资源给大家提供了旭光。本文利用一种新型的脆性水稻秸秆作为研究对象,研究白腐菌生物预处理对脆性水稻秸秆的降解,并利用酿酒酵母对预处理后的材料做了同步糖化发酵的研究。主要结果如下: 1.通过成份分析发现与传统秸秆相比脆性秸秆的半纤维素含量增加,纤维素含量降低,木质素含量增加;通过拉力试验发现,脆杆的茎部分的拉力与传统秸秆相比非常小,各部分平均拉力是传统秸秆的39.42%,拉伸长度均小于传统秸秆,其平均值是传统秸秆的56%。从粉碎耗能上面看,脆杆更易粉碎。利用切片染色观察显示:脆性水稻秸秆的厚壁细胞壁薄,细胞腔大,木质素含量稍有增加。 2.以脆性水稻秸秆和传统水稻秸秆为材料,筛选15株白腐真菌对水稻秸秆的降解,从中发现:姬菇6号在平板上的生长速度最快,菌圈达到90 mm(7D),香菇,灵芝,杏鲍菇的生长速度均较慢;通过预处理实验得到:姬菇6号处理的脆性水稻秸秆和传统水稻秸秆的木质素降解率高,纤维素与半纤维素的损失较少。而香菇基本上没有降解木质素。平菇115、平菇(冬白一号)、平菇(灰白一号)、矮平均有很明显的去木质素能力,但是纤维素和半纤维的损失率较高。 3.以筛选的姬菇6号处理脆性秸秆和传统秸秆,通过比较不同时间成份的变化。在处理60天后,传统秸秆重量损失为:22.06±0.1%,木质素的降解率为28.92±1.8%,纤维素为6.76±1.4%,半纤维素为:35.58±2.8%;脆性秸秆对应的分别为:27.28±2.1%,33.54±1.9%,5.71±2.5%,47.88±2.0%。预处理后脆性秸秆和传统秸秆在48h的水解率分别增加2.82倍和3.17倍。脆性秸秆和传统秸秆的初始吸附率分别增加5.55倍和1.02倍。通过扫描电镜观察经过白腐菌处理的两种样品发现:随着处理时间的增加木质纤维素材料上覆盖的菌丝越多,随着时间的增加在材料上的小孔逐渐变多。 4.利用白腐菌预处理的材料进行同步糖化发酵,优化了不同温度,接种量,酶量对发酵的影响。确定了接种量5%,发酵温度40℃,纤维素酶添加量为20FPU/g,发酵48h。处理后的脆性秸秆乙醇产量比未处理的脆性秸秆提高了1.51倍,而传统水稻秸秆产量提高了0.81倍。以微晶纤维素发酵为对照,预处理后的脆性秸秆和传统秸秆的乙醇产量分别为微晶纤维素的33.85%和21.43%。
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