促进玉米秸秆酶解转化作用的研究

【摘要】：随着社会经济的发展,能源匮乏成为限制社会发展的主要瓶颈,能源问题已经上升为国家安全层面。世界各国为代替不可持续且日益减少的化石能源,积极开发和发展各种可持续的新能源,生物质能源是其中一个主要的研究方向。其中木质纤维素正是具有良好应用前景的一种生物质能源,但是木质纤维素的酶解过程是限制生物质乙醇市场化商业应用的主要瓶颈之一。酶解过程中纤维素酶容易失活,可回收利用程度低,而且纤维素酶生产价格高,从而提高了整个过程生物乙醇的生产成本。常用的能够改善纤维素酶解效率的方法大致有：对纤维素材料进行预处理、研究酶解过程的最适条件、外源添加的抑制剂或激活剂等。本文主要通过两种方法提高纤维素酶解效率,首先是在酶解过程中添加牛血清蛋白以及钙镁两种二价金属离子；二是利用巢湖蓝藻酸解液替代了木质纤维素酶解过程中的缓冲盐溶液,并加入一定量钙离子。获得的主要结果如下：经实验证明,牛血清蛋白对酸化玉米秸秆的酶解反应具有促进作用,为了符合节能、降低成本的工业化原则,0.5g/L的牛血清蛋白浓度为促进秸秆酶解反应的最佳浓度。当秸秆酶解体系中存在浓度为0.5g/L的牛血清蛋白时,添加不同浓度的钙离子和镁离子都起到不同程度的促进作用,当钙离子浓度为0.5g/L,镁离子浓度为5g/L的时候,转化率提升最为明显。蓝藻酸解液替代传统缓冲盐溶液可以明显提高玉米秸秆酶解转化率。对不同分子量蓝藻酸解液分离之后测量得到大部分蛋白质,多糖,以及有机质存在于分子量小于1000的蓝藻酸解液中,而且对秸秆酶解起促进作用的成分大多存在于分子量小于1000的藻液中。同时,分子量小于1000的蓝藻酸解液和1.24g/L的钙离子对酸化处理的秸秆的酶解反应有及明显的促进作用。 【关键词】：玉米秸秆 蓝藻 纤维素酶 金属离子 牛血清蛋白
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TQ223.122;Q814
【目录】：

• 致谢7-8
• 摘要8-9
• ABSTRACT9-14
• 第一章 绪论14-24
• 1.1 生物质能概述14-15
• 1.2 木质纤维素资源概述15-18
• 1.2.1 木质纤维素的组成及结构15-17
• 1.2.2 木质纤维素原料预处理概述17-18
• 1.3 纤维素酶解概述18-21
• 1.3.1 纤维素酶的组成18-19
• 1.3.2 纤维素酶的作用机制19-20
• 1.3.3 影响酶解的因素20-21
• 1.4 国内外研究现状21-23
• 1.4.1 纤维素乙醇发展现状21-22
• 1.4.2 藻类生物质酸提取液促进纤维素酶解研究现状22-23
• 1.5 本文主要研究内容23-24
• 1.5.1 研究意义23
• 1.5.2 主要内容23-24
• 第二章 牛血清蛋白及二价金属离子影响酸化秸秆酶解效率的研究24-34
• 2.1 前言24
• 2.2 材料与方法24-26
• 2.2.1 实验药品24-25
• 2.2.2 实验设备25
• 2.2.3 秸秆样品的处理25-26
• 2.3 实验设计26-27
• 2.3.1 牛血清蛋白影响秸秆酶解反应实验设计26
• 2.3.2 不同浓度钙离子与镁离子单独作用于秸秆酶解反应实验设计26
• 2.3.3 不同浓度钙离子与镁离子和牛血清蛋白共同影响秸秆酶解反应实验设计26-27
• 2.3.4 牛血清蛋白和钙离子、镁离子共同影响秸秆酶解实验设计27
• 2.4 结果与讨论27-32
• 2.4.1 不同浓度牛血清蛋白影响酶解转化率27-28
• 2.4.2 不同浓度钙离子与镁离子分别影响秸秆酶解28-29
• 2.4.3 不同浓度钙离子与镁离子和牛血清蛋白共同影响秸秆酶解29-30
• 2.4.4 最佳浓度牛血清蛋白和钙离子、镁离子共同影响秸秆酶解30-32
• 2.5 本章小结32-34
• 第三章 蓝藻酸解液促进酸化秸秆酶解效率的研究34-50
• 3.1 前言34
• 3.2 材料与方法34-36
• 3.2.1 巢湖蓝藻处理34-35
• 3.2.2 蓝藻酸解液的制备和透析35
• 3.2.3 主要测定方法35-36
• 3.2.4 实验药品36
• 3.2.5 实骇设备36
• 3.3 实验设计36-38
• 3.3.1 蓝藻酸解液添加量对秸秆酶解反应的影响36-37
• 3.3.2 不同分子量蓝藻酸解液对秸秆酶解反应的影响37
• 3.3.3 不同分子量蓝藻酸解液及钙离子共同影响酶解反应实验设计37
• 3.3.4 不同酶浓度下蓝藻酸解液与钙离子共同影响酶解反应实验设计37-38
• 3.3.5 藻液和钙离子对秸秆结构的影响的实验设计38
• 3.3.6 蓝藻酸解液、牛血清蛋白以及钙镁离子对酶解过程酶解的影响设计38
• 3.4 结果与讨论38-48
• 3.4.1 不同分子量蓝藻酸解液成分测定38-40
• 3.4.2 不同蓝藻酸解液含量促进酶解效率40-41
• 3.4.3 不同分子量蓝藻酸解液促进酶解反应41-42
• 3.4.4 不同分子量蓝藻酸解液以及不同浓度钙离子共同影响秸秆酶解反应42-43
• 3.4.5 蓝藻酸解液与钙离子共同影响秸秆酶解反应43-46
• 3.4.6 藻液和钙离子对秸秆结构的影响46-47
• 3.4.7 蓝藻酸解液、牛血清蛋白以及钙镁离子对秸秆酶解的影响比较47-48
• 3.5 本章小结48-50
• 第四章 结论与展望50-52
• 4.1 结论50-51
• 4.2 不足与展望51-52
• 参考文献52-58

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