【摘要】：芒草是優(yōu)質能源作物,生物質產量高,對環(huán)境適應能力強。由于木質纖維乙醇生產成本高,轉化效率低,故必須尋找可提高生物質酶解效率的理想預處理方式和酶解條件,并篩選出優(yōu)質的芒草材料。本研究利用10份有代表性的芒草材料,分析了汽爆預處理對芒草秸稈細胞壁成分、細胞壁結構因子和孔隙度的影響;揭示了影響汽爆材料酶解效率的細胞壁關鍵因子和酶解產糖的優(yōu)化條件,鑒定了高效降解產糖的優(yōu)質芒草材料,并提出了優(yōu)質芒草材料高效降解的模型。此外,本研究還比較了三種表面活性劑對芒草汽爆材料酶解效率和乙醇產量的影響,初步探討了三種表面活性劑作用的特異性。主要結果如下:1.經(jīng)過汽爆預處理,10份芒草材料直接酶解效率可增加1.30-5.97倍,纖維素含量相對增加,半纖維素和木質素含量降低;此外,汽爆后材料纖維素的結晶度(Cr I)提高,聚合度(DP)降低,半纖維素主要單糖(Ara,Xyl)的含量降低,且Xy1/Ara比率(即半纖維素分支度的倒數(shù))相應提高;木質素單體含量不同程度降低。2.關聯(lián)分析發(fā)現(xiàn):木質素H-單體是影響原材料直接酶解的唯一負向因子;纖維素DP,半纖維素含量及Xyl和Ara的含量、木質素S-單體的含量,是影響汽爆材料酶解效率的負因子。汽爆材料的Xyl和木質素S-單體含量負向影響DY值;纖維素DP、Xyl和Ara含量、S-單體含量皆負向影響DY/DB比率,解釋了DY/DB是芒草汽爆材料直接酶解效率的關鍵正因子。3.芒草汽爆材料孔隙度的測定,得出大孔隙(DY)與小孔隙(DB)的比率(DY/DB)是影響汽爆材料酶解效率的關鍵正向因子。4.三種表面活性劑(Tween-80、PEG4000、Silwet L-77)提高酶解效率的最適濃度分別為:2%、0.5%和1%。其中1%Silwet L-77能夠有效提高原材料的酶解效率,2%Tween-80對汽爆材料的酶解效率最高。5.1%Na OH預處理汽爆材料,酶解添加2%Tween-80處理(1%Na OH+2%Tween-80),可使優(yōu)質秸稈材料完全降解。掃描電鏡觀察發(fā)現(xiàn),該處理使木質纖維素結構破壞最嚴重,導致酶解效率最高。6.添加三種表面活性劑后,乙醇產量均高于對照,其中1%Na OH+2%Tween-80和1%Na OH+0.5%PEG4000處理,乙醇產量均達到最高(約16.2%),比對照增加2.2倍。蛋白濃度測定發(fā)現(xiàn),1%Na OH+2%Tween-80酶解液中的纖維素酶的濃度最高,表明該處理能最大程度的利用纖維素酶,并初步解釋了該處理產糖產醇的效率最高。
【圖文】：

圖1.1芒草的四個種（王艷婷等2016）Fig.1.1 Four major Miscanthus species (Wang et al 2016)1.2.2 芒草能源植物的特點芒草作為能源植物，受到廣泛受關注和推崇，主要是因為其自身的綜合優(yōu)勢和特點：（1）強環(huán)境適應能力：芒草的生態(tài)適應能力強，從熱帶地區(qū)到寒溫帶地區(qū)，從山地到灘涂，芒草都能保持正常生長，充分顯示了不與人爭地爭糧的優(yōu)勢特點（彭良才 2011）。（2）高生物質產量：芒草為 C4 植物，多年生、光合效率比 C3 植物高，可高效利用光能固定二氧化碳并以生物質形式存儲于植物中，是目前干物質產量最高的能源植物之一，，在我國黑龍江和山東等省份，荻和南荻的干物質年產量為 37.5t/hm2- 43.8 t/hm2（Lewandowski et al 2000; Heaton et al 2008;王春燕等 2009；范

華中農業(yè)大學 2017 屆博士研究生學位（畢業(yè)）論文壁胞壁的結構物細胞最重要的特征結構，也是地球上最大的可再生的主要部分。植物細胞壁由三部分組成，即：初生壁（PSecondary wall，sw）和胞間層（Middle lamella，ml）（。初生壁是在細胞早期伸長過程中形成的，為正在生長發(fā)育旺盛部位的細胞只有初生壁，對維護細胞形態(tài)層的分子轉運擴散、儲備碳水化合物等均起著非常重停止生長時，初生壁內側逐漸增厚，微纖絲的排列更于植物機械組織等特定的細胞中。在兩個相鄰細胞間ork et al 1986）。
【學位授予單位】：華中農業(yè)大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：S216

【參考文獻】

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本文編號：2694838