玉米芯汽爆殘?jiān)欣w維素組份的有效利用.pdf

1、蒸汽爆破玉米芯是近年來(lái)生產(chǎn)木糖醇的一種高效清潔工藝，其中半纖維素得到了極大程度的降解，水提后轉(zhuǎn)化成五碳糖用于木糖醇的生產(chǎn)，但剩余的殘?jiān)浑S意丟棄或焚燒，既污染環(huán)境又浪費(fèi)資源。作為一種木質(zhì)纖維素原料預(yù)處理的方法，蒸汽爆破后的玉米芯由于去除了半纖維素，使得纖維素組份含量得到極大程度的提高，且經(jīng)過(guò)汽爆預(yù)處理后結(jié)構(gòu)松散，木質(zhì)素對(duì)其束縛作用也極大地削弱，有利于酶分子的滲透。利用纖維素酶降解后能得到大量葡萄糖，是微生物發(fā)酵生產(chǎn)乙醇等生物能源及其

2、他精細(xì)化學(xué)品的優(yōu)質(zhì)碳源。
　　本課題系統(tǒng)的研究了利用玉米芯汽爆殘?jiān)M(jìn)行纖維素酶解制備葡萄糖，并用于微生物發(fā)酵生產(chǎn)醇類產(chǎn)品的工藝;從微觀結(jié)構(gòu)的變化方面探究了不同預(yù)處理?xiàng)l件產(chǎn)生不同酶解水平的原因;并且利用TEMPO氧化的方法將汽爆殘?jiān)械睦w維素組份氧化成羧基含量很高的具有水溶性的纖維素衍生物，得到了以下實(shí)驗(yàn)成果:
　　1.優(yōu)化了最佳纖維素酶解條件，采用諾維信二代酶溫度45-50℃，Ph4.8，底物濃度15％，酶用量5％，搖床振蕩

3、轉(zhuǎn)速為160r/min，無(wú)需粉碎，無(wú)需添加表面活性劑，酶解效率即可達(dá)到85％以上。探究了最佳酶添加方式是酶解初期先添加3％，1d后再補(bǔ)加1％，能達(dá)到節(jié)省酶量并維持最佳酶解水平的效果。采用草酸預(yù)浸漬蒸汽爆破，將得到的水提殘?jiān)M(jìn)行酶解探究，汽爆壓力1.2MPa，維壓時(shí)間5min，草酸濃度為2％時(shí)能達(dá)到最高酶解轉(zhuǎn)化率94.6％。
　　2.采用掃描電鏡、X射線粉末衍射、紅外光譜、熱失重、表面積及孔隙率測(cè)定等方法表征了玉米芯經(jīng)酸性蒸汽爆破，

4、中性蒸汽爆破及稀酸蒸煮預(yù)處理后的微觀結(jié)構(gòu)變化，解釋了酸性蒸汽爆破預(yù)處理殘?jiān)附庑Ч玫脑蚴撬嵝云瑢?duì)半纖維素的去除比較徹底，對(duì)纖維素的破壞程度較大，預(yù)處理后纖維結(jié)構(gòu)疏松多孔，比較面積大，孔隙發(fā)達(dá)，便于酶分子的滲透。同時(shí)酸性汽爆對(duì)木質(zhì)素的破壞也比較明顯，木質(zhì)素對(duì)酶的吸附作用變?nèi)?，這些原因都有力得促進(jìn)了汽爆殘?jiān)拿附庑省?br>　　3.分析了酶解液中主要的抑制物含量，證明其含量都很低，適合于發(fā)酵。將從外界篩選出的具有潛在乙醇高產(chǎn)能力的野

5、生菌Lachanceafermentati進(jìn)行菌種鑒定，并進(jìn)行了發(fā)酵探究，分析了溫度、pH、碳源、搖床轉(zhuǎn)速等因素對(duì)發(fā)酵的影響。利用Lachanceaermentati對(duì)酶解液進(jìn)行分步糖化發(fā)酵探究，發(fā)現(xiàn)其乙醇產(chǎn)率高于利用純葡萄糖發(fā)酵，并對(duì)具體原因做了簡(jiǎn)要分析。
　　4.利用堿法去除玉米芯汽爆殘?jiān)械哪举|(zhì)素，采用TEMPO選擇性氧化的方法，將纖維素轉(zhuǎn)化成氧化度可控的羧基纖維素，并探究了最佳氧化體系為TEMPO-NaBr-NaC1O體系