收藏本站
《华中农业大学》 2017年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

利用汽爆预处理及表面活性剂提高芒草生物质降解效率分子机理研究

孙丹  
【摘要】:芒草是优质能源作物,生物质产量高,对环境适应能力强。由于木质纤维乙醇生产成本高,转化效率低,故必须寻找可提高生物质酶解效率的理想预处理方式和酶解条件,并筛选出优质的芒草材料。本研究利用10份有代表性的芒草材料,分析了汽爆预处理对芒草秸秆细胞壁成分、细胞壁结构因子和孔隙度的影响;揭示了影响汽爆材料酶解效率的细胞壁关键因子和酶解产糖的优化条件,鉴定了高效降解产糖的优质芒草材料,并提出了优质芒草材料高效降解的模型。此外,本研究还比较了三种表面活性剂对芒草汽爆材料酶解效率和乙醇产量的影响,初步探讨了三种表面活性剂作用的特异性。主要结果如下:1.经过汽爆预处理,10份芒草材料直接酶解效率可增加1.30-5.97倍,纤维素含量相对增加,半纤维素和木质素含量降低;此外,汽爆后材料纤维素的结晶度(Cr I)提高,聚合度(DP)降低,半纤维素主要单糖(Ara,Xyl)的含量降低,且Xy1/Ara比率(即半纤维素分支度的倒数)相应提高;木质素单体含量不同程度降低。2.关联分析发现:木质素H-单体是影响原材料直接酶解的唯一负向因子;纤维素DP,半纤维素含量及Xyl和Ara的含量、木质素S-单体的含量,是影响汽爆材料酶解效率的负因子。汽爆材料的Xyl和木质素S-单体含量负向影响DY值;纤维素DP、Xyl和Ara含量、S-单体含量皆负向影响DY/DB比率,解释了DY/DB是芒草汽爆材料直接酶解效率的关键正因子。3.芒草汽爆材料孔隙度的测定,得出大孔隙(DY)与小孔隙(DB)的比率(DY/DB)是影响汽爆材料酶解效率的关键正向因子。4.三种表面活性剂(Tween-80、PEG4000、Silwet L-77)提高酶解效率的最适浓度分别为:2%、0.5%和1%。其中1%Silwet L-77能够有效提高原材料的酶解效率,2%Tween-80对汽爆材料的酶解效率最高。5.1%Na OH预处理汽爆材料,酶解添加2%Tween-80处理(1%Na OH+2%Tween-80),可使优质秸秆材料完全降解。扫描电镜观察发现,该处理使木质纤维素结构破坏最严重,导致酶解效率最高。6.添加三种表面活性剂后,乙醇产量均高于对照,其中1%Na OH+2%Tween-80和1%Na OH+0.5%PEG4000处理,乙醇产量均达到最高(约16.2%),比对照增加2.2倍。蛋白浓度测定发现,1%Na OH+2%Tween-80酶解液中的纤维素酶的浓度最高,表明该处理能最大程度的利用纤维素酶,并初步解释了该处理产糖产醇的效率最高。
【学位授予单位】:华中农业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:S216

手机知网App
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张保才;周奕华;;植物细胞壁形成机制的新进展[J];中国科学:生命科学;2015年06期
2 王艳婷;徐正丹;彭良才;;植物细胞壁沟槽结构与生物质利用研究展望[J];中国科学:生命科学;2014年08期
3 王丽婷;李清明;苏小军;蒋怡乐;田开忠;熊兴耀;;芒草蒸汽爆破降解产物的分析[J];中国农学通报;2013年05期
4 易自力;;芒属能源植物资源的开发与利用[J];湖南农业大学学报(自然科学版);2012年05期
5 廖莎;李巧云;关欣;黄慧琼;;芒荻类植物的利用价值及其在我国西北地区的利用[J];安徽农业科学;2011年27期
6 彭良才;;论中国生物能源发展的根本出路[J];华中农业大学学报(社会科学版);2011年02期
7 余强;庄新姝;袁振宏;亓伟;王闻;王琼;杨丽芳;谭雪松;;木质纤维素类生物质高温液态水预处理技术[J];化工进展;2010年11期
8 张敬辉;蓝强;李公让;李海斌;薛玉志;;纤维素酶降解影响因素研究[J];钻采工艺;2010年05期
9 方诩;秦玉琪;李雪芝;王禄山;汪天虹;朱明田;曲音波;;纤维素酶与木质纤维素生物降解转化的研究进展[J];生物工程学报;2010年07期
10 范希峰;左海涛;侯新村;武菊英;;芒和荻作为草本能源植物的潜力分析[J];中国农学通报;2010年14期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 唐超;王天栋;王娟;张大鹏;陈丽娜;牟莉;;一种来自古菌的纤维素酶作用于棉纤维的研究[J];广东化工;2017年20期
2 陆荷微;刘斌美;叶亚峰;陶亮之;吴振宇;范爽;吴跃进;王钰;;水稻脆茎突变体cef2的鉴定及基因定位[J];分子植物育种;2017年10期
3 陆荷微;刘斌美;陶亮之;叶亚峰;吴振宇;范爽;吴跃进;王钰;;水稻脆茎突变体的主要性状比较研究[J];杂交水稻;2017年05期
4 蒲刚清;刘贞;汪毅霖;;生态因素下森林生物质动态潜力研究[J];重庆理工大学学报(社会科学);2017年10期
5 邢靖晨;于丽丽;马晓军;;加压热水预处理温度对毛白杨木材结构及酶解效果的影响[J];生物质化学工程;2017年05期
6 朱晓博;张贵粉;陈鹏;;植物次生细胞壁加厚过程的转录调控[J];植物生理学报;2017年09期
7 杨闯;肖亮;;能源植物洞庭南荻及其生态效益[J];绿色科技;2017年15期
8 李媛;张俊涛;谢红艳;;生物能源技术发展和利用的现状研究[J];广东化工;2017年13期
9 冯骏;姚达行;李晨;张东远;肖冬光;;高效低成本纤维素酶诱导物的制备、筛选及应用[J];基因组学与应用生物学;2017年06期
10 姚瑶;崔腾腾;张丽敏;陈翠霞;;中国南荻基因组大片段人工细菌染色体文库的构建[J];中国科技论文;2017年12期
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 冯永清;邹维华;李丰成;张晶;张会;谢国生;涂媛苑;路铁刚;彭良才;;特异水稻脆茎突变体生物学特性及生物质降解效率的研究[J];中国农业科技导报;2013年03期
2 朱明东;蒋建雄;肖亮;艾辛;覃静萍;陈智勇;易自力;;基于形态性状及Adh1基因序列的芒与五节芒自然杂交现象研究[J];草业学报;2012年03期
3 宗俊勤;陈静波;聂东阳;褚晓晴;李珊;刘建秀;;我国不同地区芒和荻种质资源抗盐性的初步评价[J];草地学报;2011年05期
4 胡秋龙;熊兴耀;谭琳;苏小军;贺应龙;刘祥华;易锦琼;;木质纤维素生物质预处理技术的研究进展[J];中国农学通报;2011年10期
5 彭良才;;论中国生物能源发展的根本出路[J];华中农业大学学报(社会科学版);2011年02期
6 谢光辉;;能源植物分类及其转化利用[J];中国农业大学学报;2011年02期
7 Neal Gutterson;;Energy Crop and Biotechnology for Biofuel Production[J];Journal of Integrative Plant Biology;2011年03期
8 ;Genetic Engineering of Energy Crops: A Strategy for Biofuel Production in China[J];Journal of Integrative Plant Biology;2011年02期
9 宁欣强;王远亮;曾国明;任慧卿;王珍;;蒸汽爆破玉米秸秆提高酶解还原糖产率的研究[J];精细化工;2010年09期
10 吴谋成;;我国生物柴油发展的现状与展望[J];华中农业大学学报(社会科学版);2010年04期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前8条
1 肖芃;;芒草多种优势集于一身[J];可再生能源;2011年06期
2 徐芹选,赵景波,祁晓丽;黄土孔隙度及粒度组成关系初探[J];西安工程学院学报;2000年01期
3 崔波;许梦国;张滔;李爱民;孙丽军;宓铁良;;恒温状态下孔隙度的相关研究[J];黄金;2006年01期
4 张乐;姚平喜;;振动条件下粒群孔隙度变化规律的仿真研究[J];建筑砌块与砌块建筑;2007年06期
5 孙朕;李玲玲;杨威;那云石;;利用孔隙度遗传反演约束储层地质模型[J];科学技术与工程;2012年06期
6 许晶;黄操军;孟艳君;;激光共聚焦技术在岩芯图像分析中的应用[J];中国新技术新产品;2010年09期
7 冯恩民,王秀梅,杨朝, 常云岫,吴铁生,张凤莲,周旭东,黄莲芳;地史中的孔隙度场方程及回剥正演法[J];大连理工大学学报;1994年03期
8 庞世倜;;粉末冶金摩擦材料[J];工程机械;1966年04期
中国重要会议论文全文数据库 前6条
1 韩彬;张丽华;汪海林;张玉奎;;离子液体对胰酶酶解效率的影响[A];全国生物医药色谱学术交流会(2010景德镇)论文集[C];2010年
2 方兵;唐杰;孙成禹;;双孔隙度岩石应力依赖的孔隙变形特性研究[A];中国地球物理2013——第二十三专题论文集[C];2013年
3 张佳佳;李宏兵;姚逢昌;;可变临界孔隙度模型及横波预测[A];中国地球物理2010——中国地球物理学会第二十六届年会、中国地震学会第十三次学术大会论文集[C];2010年
4 崔京钢;;利用激光共聚焦扫描显微镜测定砂岩(视)孔隙度的方法[A];2002低渗透油气储层研讨会论文摘要集[C];2002年
5 冯敬英;罗建群;张革;聂勋碧;;利用岩心、测井、地震资料预测孔隙度[A];1995年中国地球物理学会第十一届学术年会论文集[C];1995年
6 谭茂金;张松扬;;全直径岩芯标定测井孔隙度方法及应用[A];中国地球物理2010——中国地球物理学会第二十六届年会、中国地震学会第十三次学术大会论文集[C];2010年
中国重要报纸全文数据库 前2条
1 仇晓慧;1公顷芒草=36桶石油[N];东方早报;2005年
2 陈胜伟;让漫山野草成为致富草[N];中国绿色时报;2011年
中国博士学位论文全文数据库 前5条
1 孙丹;利用汽爆预处理及表面活性剂提高芒草生物质降解效率分子机理研究[D];华中农业大学;2017年
2 袁成东;高温高盐油藏分散胶—表面活性剂驱油机理研究[D];西南石油大学;2016年
3 史卫东;计算有表面活性剂二相流及其相关问题的水平集方法的研究[D];湘潭大学;2017年
4 冯旭萍;芒草种质资源评价和农艺性状研究[D];浙江大学;2014年
5 杨国栋;鄂尔多斯盆地二氧化碳地质封存机理研究[D];中国地质大学;2015年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 宁阳;多官能团表面活性剂合成及性能研究[D];西安石油大学;2017年
2 孙武;以糖基为基质的亲二氧化碳/亲水表面活性剂的合成及大孔材料的制备[D];北方民族大学;2017年
3 张璐;改善纤维素底物组成以提高其酶解效率的研究[D];北京林业大学;2016年
4 李娇阳;煤表面润湿性影响因素分析[D];河南理工大学;2016年
5 彭胜男;氨水协同低剂量辐照预处理芒草糖化发酵产乙醇工艺研究[D];湖南农业大学;2016年
6 张艳红;芒草生物质品质性状的分析研究[D];武汉理工大学;2015年
7 吴健;表面活性剂改性膨润土对固定化脂肪酶特性的影响[D];广西大学;2017年
8 闫树远;超细锌酸钙制备及性能研究[D];西安科技大学;2017年
9 范璐娟;火成岩核磁共振影响因素分析与解释[D];中国地质大学(北京);2015年
10 廖瑞;轻质无胶刨花板及其阻燃性能研究[D];中南林业科技大学;2015年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026