發(fā)布時(shí)間：2024-03-23 15:10

　　傳統(tǒng)的第一代生物乙醇給料主要是玉米和甘蔗，由于目前食物的短缺以及價(jià)格問題并不能滿足當(dāng)前的生物乙醇的巨大需求。因此對(duì)于第二代生物乙醇的生產(chǎn)具有重要意義。生物質(zhì)乙醇的生產(chǎn)面臨著巨大的挑戰(zhàn)和障礙如：原料的預(yù)處理方法，提高酶解率以及通過有效途徑提高生物質(zhì)乙醇的生產(chǎn)率。本研究通過激光等離子催化秸稈纖維素發(fā)酵生物質(zhì)乙醇進(jìn)行了全面系統(tǒng)的研究。 為了降低生物乙醇的生產(chǎn)成本，需要打破生物質(zhì)降解屏障而使生物質(zhì)到生物質(zhì)乙醇的轉(zhuǎn)化更加有效。CO₂激光等離子催化能夠打破秸稈纖維素材料的物理屏障以及降低秸稈纖維素的顆粒度。為了說明CO₂激光等離子催化的作用機(jī)制，通過傅里葉紅外變換和掃面電鏡對(duì)經(jīng)過CO₂激光等離子催化的秸稈纖維素表面進(jìn)行分析。結(jié)果說明了CO₂激光等離子催化能夠有效的增強(qiáng)秸稈纖維素材料到生物質(zhì)乙醇的轉(zhuǎn)化。CO₂激光等離子催化與超聲波預(yù)處理相比，能夠明顯的增加秸稈纖維素的糖化率，糖化率達(dá)到了27.75%，是超聲波預(yù)處理秸稈纖維素的糖化率的1.34倍。這說明了CO₂激光等離子...

【文章頁數(shù)】：164 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題背景
    1.2 秸稈纖維素生物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和理化性質(zhì)
        1.2.1 秸稈纖維素分子結(jié)構(gòu)特征
        1.2.2 秸稈纖維素的理化性質(zhì)
    1.3 秸稈纖維素乙醇的研究和發(fā)展前景
        1.3.1 第二代生物乙醇的發(fā)展現(xiàn)狀
        1.3.2 秸稈纖維素乙醇生產(chǎn)的主要挑戰(zhàn)
    1.4 秸稈纖維素預(yù)處理的方法的研究現(xiàn)狀
        1.4.1 物理方法
        1.4.2 化學(xué)方法
        1.4.3 物理化學(xué)法
        1.4.4 生物法
    1.5 激光等離子體的作用機(jī)制
    1.6 纖維素酶的性質(zhì)及其作用機(jī)理
        1.6.1 纖維素的酶系結(jié)構(gòu)
        1.6.2 纖維素酶的水解機(jī)制
    1.7 固定化細(xì)胞制備乙醇研究現(xiàn)狀
        1.7.1 固定化細(xì)胞吸附法
        1.7.2 固定化共價(jià)結(jié)合法
        1.7.3 固定化交聯(lián)法
        1.7.4 固定化包埋法
    1.8 本文的主要研究內(nèi)容
第2章 實(shí)驗(yàn)材料與方法
    2.1 實(shí)驗(yàn)材料與儀器設(shè)備
        2.1.1 實(shí)驗(yàn)原料
        2.1.2 實(shí)驗(yàn)試劑
        2.1.3 實(shí)驗(yàn)裝置
        2.1.4 實(shí)驗(yàn)儀器
        2.1.5 實(shí)驗(yàn)采用乙醇發(fā)酵菌種和培養(yǎng)基
    2.2 分析方法
        2.2.1 理化分析項(xiàng)目
        2.2.2 秸稈成分分析
        2.2.3 總還原糖含量測(cè)定
        2.2.4 蛋白質(zhì)含量測(cè)定
        2.2.5 膜通量的測(cè)定
        2.2.6 截留率的測(cè)定
        2.2.7 解吸附率的測(cè)定
        2.2.8 纖維素酶酶活測(cè)定
        2.2.9 預(yù)處理秸稈纖維素酶解液組成成分分析
        2.2.10 秸稈纖維素掃描電鏡表面形態(tài)觀察
        2.2.11 秸稈纖維素FTIR結(jié)構(gòu)分析
        2.2.12 發(fā)酵產(chǎn)物分析
        2.2.13 響應(yīng)面方法自變量建立
        2.2.14 預(yù)處理秸稈纖維素質(zhì)量損失率的測(cè)定
        2.2.15 制備固定化酵母包埋率的測(cè)定
        2.2.16 酶水解糖化率的測(cè)定
        2.2.17 固定化細(xì)胞原子力顯微鏡表面形貌觀察
    2.3 試驗(yàn)方法
        2.3.1 秸稈纖維素預(yù)處理
        2.3.2 纖維素酶酶解實(shí)驗(yàn)
        2.3.3 固定化細(xì)胞的制備與增殖
        2.3.4 發(fā)酵液蒸餾濃縮
        2.3.5 固定化細(xì)胞發(fā)酵實(shí)驗(yàn)
第3章 預(yù)處理方法的篩選及優(yōu)化激光催化工藝條件
    3.1 引言
    3.2 不同預(yù)處理方式對(duì)秸稈纖維素質(zhì)量損失率的影響
    3.3 不同預(yù)處理方式對(duì)秸稈纖維素成分的影響
    3.4 降解秸稈纖維素的纖維素酶的篩選
    3.5 纖維素酶酶學(xué)性質(zhì)研究
    3.6 不同預(yù)處理催化方式對(duì)酶解效果的影響
    3.7 預(yù)處理秸稈纖維素樣品紅外光譜分析
    3.8 預(yù)處理秸稈纖維素表觀結(jié)構(gòu)分析
    3.9 預(yù)處理秸稈纖維素酶解液組成成分分析
    3.10 激光等離子催化單因素實(shí)驗(yàn)
        3.10.1 液固比對(duì)催化秸稈纖維素糖化率的影響
        3.10.2 預(yù)處理時(shí)間對(duì)催化秸稈纖維素糖化率的影響
        3.10.3 預(yù)處理功率對(duì)催化秸稈纖維素糖化率的影響
    3.11 響應(yīng)面法優(yōu)化激光等離子催化
        3.11.1 自變量水平的建立
        3.11.2 回歸方程模型的構(gòu)建及顯著性檢驗(yàn)
        3.11.3 預(yù)處理工藝的響應(yīng)面分析與優(yōu)化
    3.12 本章小結(jié)
第4章 催化秸稈纖維素的酶解動(dòng)力學(xué)模型的構(gòu)建
    4.1 引言
    4.2 催化秸稈纖維素的酶吸附作用研究
        4.2.1 纖維濃度對(duì)纖維素酶吸附的影響
        4.2.2 纖維素酶濃度對(duì)秸稈纖維素吸附作用的影響
    4.3 催化秸稈纖維素的酶解過程
    4.4 催化秸稈纖維素初始階段酶解動(dòng)力學(xué)研究
        4.4.1 纖維的酶解量和理論殘留量之間的關(guān)系
        4.4.2 預(yù)處理秸稈纖維素的酶解反應(yīng)速率和酶解時(shí)間的關(guān)系
        4.4.3 預(yù)處理秸稈纖維素的酶解反應(yīng)速率和酶濃度的關(guān)系
    4.5 本章小結(jié)
第5章 膜反應(yīng)系統(tǒng)對(duì)纖維素酶的回收研究
    5.1 引言
    5.2 超濾膜分離組件的篩選
    5.3 膜孔徑對(duì)膜分離過程的影響
        5.3.1 膜孔徑的純水滲透系數(shù)分析
        5.3.2 膜孔徑對(duì)纖維素酶膜通量的影響
        5.3.3 膜孔徑對(duì)纖維素酶蛋白截留率的影響
    5.4 膜分離方式的優(yōu)化
        5.4.1 膜分離方式的比較分析
        5.4.2 膜分離方式對(duì)膜通量的影響
    5.5 膜分離纖維素酶蛋白膜通量單因素的確定
        5.5.1 操作壓力對(duì)膜通量的影響
        5.5.2 溫度對(duì)膜通量的影響
        5.5.3 pH值對(duì)膜通量的影響
    5.6 響應(yīng)面法優(yōu)化膜濃縮分離纖維素酶工藝參數(shù)
        5.6.1 自變量水平的建立
        5.6.2 回歸方程模型的構(gòu)建及顯著性檢驗(yàn)
        5.6.3 膜通量的響應(yīng)面分析與優(yōu)化
    5.7 纖維素酶的解吸附實(shí)驗(yàn)研究
    5.8 超濾膜對(duì)酶解產(chǎn)物的纖維素酶和總還原糖的影響
    5.9 纖維素酶的回收重復(fù)利用
    5.10 本章小結(jié)
第6章 固定化酵母制備乙醇工藝參數(shù)優(yōu)化與機(jī)理研究
    6.1 引言
    6.2 不同固定化材料對(duì)生物乙醇發(fā)酵的影響
    6.3 制備固定化酵母細(xì)胞單因素分析
        6.3.1 海藻酸鈉濃度對(duì)包埋率的影響
        6.3.2 秸稈纖維素添加量對(duì)包埋率的影響
        6.3.3 CaCl2濃度對(duì)包埋率的影響
    6.4 響應(yīng)面優(yōu)化固定化酵母細(xì)胞的包埋率
        6.4.1 回歸方程模型的構(gòu)建及顯著性檢驗(yàn)
        6.4.2 固定化酵母制備效果分析
    6.5 固定化細(xì)胞的表征及影響機(jī)理研究
        6.5.1 固定化細(xì)胞凝膠球特性及表征分析
        6.5.2 添加秸稈纖維素對(duì)固定化細(xì)胞的機(jī)理分析
    6.6 固定化酵母細(xì)胞乙醇產(chǎn)率單因素分析
        6.6.1 酵母添加量對(duì)固定化酵母乙醇產(chǎn)率的影響
        6.6.2 秸稈纖維素添加量對(duì)固定化酵母的影響
        6.6.3 發(fā)酵液pH對(duì)乙醇產(chǎn)率的影響
    6.7 響應(yīng)面法優(yōu)化固定化酵母乙醇發(fā)酵
        6.7.1 自變量水平的建立
        6.7.2 回歸方程模型的構(gòu)建及顯著性檢驗(yàn)
        6.7.3 固定化酵母生物質(zhì)乙醇發(fā)酵效果分析
    6.8 生物質(zhì)乙醇發(fā)酵和酶解液中殘?zhí)呛康膭?dòng)力學(xué)關(guān)系
    6.9 固定化酵母生物質(zhì)乙醇發(fā)酵動(dòng)力學(xué)與機(jī)理研究
        6.9.1 生物質(zhì)乙醇發(fā)酵數(shù)據(jù)非線性評(píng)估
        6.9.2 固定化酵母細(xì)胞生長動(dòng)力學(xué)及其參數(shù)估計(jì)
        6.9.3 生物質(zhì)乙醇合成動(dòng)力學(xué)模型及其參數(shù)估計(jì)
    6.10 固定化酵母乙醇發(fā)酵周期穩(wěn)定性研究
    6.11 本章小結(jié)
結(jié)論
展望
參考文獻(xiàn)
攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其它成果
致謝
個(gè)人簡歷



本文編號(hào)：3936095