木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)的儲(chǔ)量巨大，以其為原料的生物基產(chǎn)品及其生產(chǎn)技術(shù)對于化工產(chǎn)業(yè)的持續(xù)發(fā)展、能源安全保障和環(huán)境保護(hù)均具有重要意義，發(fā)展前景廣闊。在木質(zhì)纖維素的生物轉(zhuǎn)化過程中，其水解糖化是關(guān)鍵技術(shù)之一，目前最為有效的方法是酶解。然而，高昂的酶制劑極大地限制了以木質(zhì)纖維素為原料的生物基產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展。而基于混合菌群的發(fā)酵，無需使用昂貴的纖維素酶就能將木質(zhì)纖維素原料轉(zhuǎn)化為各種化學(xué)品。丁酸被廣泛應(yīng)用于化工、食品飲料和制藥等行業(yè)，還可進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為生物燃料丁醇，是一種高附加值的生物基產(chǎn)品，但其生物轉(zhuǎn)化的商品化進(jìn)程受到酶解糖化成本高、發(fā)酵副產(chǎn)物多及產(chǎn)率低等問題的嚴(yán)重制約。本文以開發(fā)避免使用纖維素酶試劑的基于混合菌群的木質(zhì)纖維素生物質(zhì)丁酸發(fā)酵技術(shù)為目標(biāo)，進(jìn)行了水稻秸稈的預(yù)處理、丁酸發(fā)酵混合菌群的選育、丁酸發(fā)酵系統(tǒng)的構(gòu)建及效能調(diào)控等研究，并從微生物學(xué)、生理生態(tài)學(xué)和代謝調(diào)控等方面探討了混合菌群發(fā)酵秸稈產(chǎn)丁酸的機(jī)理。研究采用堿對水稻秸稈進(jìn)行預(yù)處理，在50℃條件下，經(jīng)1%氫氧化鈉溶液浸泡72h，木質(zhì)素去除率可達(dá)66%左右，而84%的纖維素和71%的半纖維素得到保留。同時(shí)，以牛糞、豬糞堆肥、玉米地土壤和腐木等為... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

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【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

-酰CO磷酸12：乙-1梭菌的丁酸OA酰基轉(zhuǎn)移酸轉(zhuǎn)丁�；敢宜峒っ福�1酸代謝途徑[移酶，4：β-羥，8：丁酸激3：乙醛脫氫[5]

第 1 章 緒 論- 11 - 圖1-3 植物中纖維素、半纖維素和木素結(jié)構(gòu)示意圖[49]Fig.1-3 Diagram of plant components cellulose, hemicelluloses and lignin[49]秸稈預(yù)處理的目的是破壞木質(zhì)素、半纖維素的結(jié)合層；脫去木質(zhì)素，增加有效比表面積；降低纖維素的聚合度與結(jié)晶度。常用的預(yù)處理方法可分為物理法、化學(xué)法、物理化學(xué)結(jié)合法和生物法4大類（見表1-5）。同時(shí)，理想的預(yù)處理技術(shù)必須滿足以下幾個(gè)條件：①可以極大地提高酶解效率；②最大程度地避免糖類的損耗；③避免對酶解和發(fā)酵過程有抑制作用的副產(chǎn)物的產(chǎn)生；④性價(jià)比高。表1-5 幾種常見木質(zhì)纖維素生物質(zhì)預(yù)處理方式比較[48]Table 1-5 Lignocellulose pretreatment methods[48]預(yù)處理方式 過程描述 特點(diǎn)描述稀酸水解法 將原料粉碎成粒徑1 mm左右的顆粒，加入較低濃度稀硫酸，加熱至160～200℃，保溫時(shí)間從幾秒鐘到幾分鐘，使半纖維素水解，半纖維素糖的得率能達(dá)到75%～90%適合于大多數(shù)木質(zhì)纖維生物質(zhì)，半纖維素的得率較高；要求反應(yīng)器的耐高溫、耐高壓和耐腐蝕；物料粉碎處理的能耗占總能耗的30%；水解液需要用石灰進(jìn)行脫毒處理濃酸水解法 較低的溫度和壓力下進(jìn)行

圖 1-5 pH 和 ORP 對產(chǎn)酸發(fā)酵類型的影響Fig.1-5 The effects of pH and ORP on fermentation types菌群發(fā)酵產(chǎn)酸反應(yīng)器及工藝 展示的是一種旋轉(zhuǎn)反應(yīng)器，適用于高固體含量的發(fā)酵反應(yīng)。由橡膠塞固定的不銹鋼鋼管在旋轉(zhuǎn)過程中起到攪拌混勻底

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]纖維床固定化酪丁酸梭菌發(fā)酵木薯渣水解液生產(chǎn)丁酸的研究[J]. 高振,江凌,朱麗英,林明,李燕萍.  安徽農(nóng)業(yè)科學(xué). 2012(33)
[2]一個(gè)產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌互營共培養(yǎng)體的培養(yǎng)基優(yōu)化[J]. 李建政,高晨晨,張立國,劉崇,金羽,張巖.  哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào). 2011(10)
[3]中國糧食作物秸稈焚燒釋放碳量的估算[J]. 趙建寧,張貴龍,楊殿林.  農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào). 2011(04)
[4]工業(yè)化UASB厭氧顆粒污泥產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌群分析[J]. 馬俊科,劉春,吳根,楊景亮,郭建博,李再興.  浙江大學(xué)學(xué)報(bào)(工學(xué)版). 2011(03)
[5]產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌ZR-1的分離鑒定及產(chǎn)酸特性[J]. 習(xí)彥花,程輝彩,張麗萍,崔冠慧,馬金亮.  微生物學(xué)通報(bào). 2011(02)
[6]產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸互營共培養(yǎng)體7-m-2a的生長代謝特性[J]. 劉楓,李建政,昌盛,陳忠林.  哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào). 2010(06)
[7]中國秸稈資源數(shù)量估算[J]. 畢于運(yùn),高春雨,王亞靜,李寶玉.  農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào). 2009(12)
[8]秸稈成型加工技術(shù)的試驗(yàn)研究[J]. 庹洪章,劉建輝,謝祖琪,余滿江.  西南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2009(11)
[9]底物濃度對多級逆流工藝厭氧發(fā)酵城市污泥產(chǎn)酸的影響[J]. 郭磊,劉和,堵國成,陳堅(jiān).  食品與生物技術(shù)學(xué)報(bào). 2009(04)
[10]丙酮-丁醇發(fā)酵分離耦合技術(shù)的研究進(jìn)展[J]. 童燦燦,楊立榮,吳堅(jiān)平,張林,陳歡林.  化工進(jìn)展. 2008(11)

博士論文
[1]纖維床固定化酪丁酸梭菌發(fā)酵廉價(jià)生物質(zhì)生產(chǎn)丁酸的研究[D]. 江凌.華南理工大學(xué) 2010
[2]城市污泥厭氧發(fā)酵產(chǎn)酸條件優(yōu)化及其機(jī)理研究[D]. 劉曉玲.江南大學(xué) 2008
[3]城市生活垃圾厭氧消化的關(guān)鍵生態(tài)因子強(qiáng)化研究[D]. 張記市.昆明理工大學(xué) 2007

碩士論文
[1]纖維床固定化酪丁酸梭菌產(chǎn)丁酸的研究[D]. 項(xiàng)宜娟.浙江理工大學(xué) 2010
[2]纖維素酶的液體發(fā)酵與楊木生物轉(zhuǎn)化乙醇[D]. 艾斌凌.中南林業(yè)科技大學(xué) 2009



本文編號：2967184