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玉米秸秆制取生物乙醇关键技术的研究

杨敏  
【摘要】: 在国内外化石能源日益枯竭、环境不断恶化、寻找新型替代能源的呼声不断高涨的情况下,生物乙醇以其清洁、燃烧值高、原料丰富、可再生等优点赢得了全球的普遍关注。本论文正是在此情况下,对利用玉米秸秆为原料发酵生物乙醇进行研究。 本文主要从富含纤维素原料的环境中筛选纤维素酶高产菌种,并以酸处理秸秆为底物发酵生产纤维素酶。利用刚果红培养基和CMC-Na培养基进行初筛和复筛,得到一株纤维素酶高产菌株。对其进行生物学鉴定,初步确定为Penicillium sp.CLF-Y。 利用响应面优化法对Penicillium sp.CLF-Y的产酶培养基进行优化,得出优化模型,产酶培养基的优化组合为碳氮比14.65、液固比34.36、缓冲液体积13.29mL、秸秆:麦麸(g:g)7:3、装液量120mL、微量元素1.5mL、pH 5.2。β-D-葡萄糖苷酶活力达到1215.38u/L,较优化前提高了84.64%。 由动力学研究得出β-D-葡萄糖苷酶的Km和Vmax分别为1.951mg/mL、0.427 mg/(mL-min)。最适反应温度为50℃,最适pH为4.8。粗酶液中加入甘油后,可提高纤维素酶的热稳定性,常温下其半衰期由216.6h增加到495.1h。通过对两种情况下ΔH*、ΔS*、ΔG*及活化能的计算,在另一方面证明了甘油可提高纤维素酶的热稳定性。 利用Penicillium sp.CLF-Y合成的粗酶液水解酸处理秸秆后获得可发酵还原糖后,分别采用同步糖化发酵法和分步糖化发酵法对生物乙醇发酵工艺进行研究,得出两种工艺条件下秸秆的乙醇得率分别为0.176g/gDCS和0.128g/gDCS。


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