玉米芯汽爆殘渣中纖維素組份的有效利用.pdf

1、蒸汽爆破玉米芯是近年來生產(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)，但剩余的殘渣往往被隨意丟棄或焚燒，既污染環(huán)境又浪費資源。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)過汽爆預(yù)處理后結(jié)構(gòu)松散，木質(zhì)素對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、他精細化學品的優(yōu)質(zhì)碳源。
　　本課題系統(tǒng)的研究了利用玉米芯汽爆殘渣進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)處理條件產(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渣中的纖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，得到了以下實驗成果:
　　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，無需粉碎，無需添加表面活性劑，酶解效率即可達到85％以上。探究了最佳酶添加方式是酶解初期先添加3％，1d后再補加1％，能達到節(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，將得到的水提殘渣進行酶解探究，汽爆壓力1.2MPa，維壓時間5min，草酸濃度為2％時能達到最高酶解轉(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)處理殘渣酶解效果好的原因是酸性汽爆對半纖維素的去除比較徹底，對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，便于酶分子的滲透。同時酸性汽爆對木質(zhì)素的破壞也比較明顯，木質(zhì)素對酶的吸附作用變?nèi)?，這些原因都有力得促進了汽爆殘渣的酶解效率。
　　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進行菌種鑒定，并進行了發(fā)酵探究，分析了溫度、pH、碳源、搖床轉(zhuǎn)速等因素對發(fā)酵的影響。利用Lachanceaermentati對酶解液進行分步糖化發(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，并對具體原因做了簡要分析。
　　4.利用堿法去除玉米芯汽爆殘渣中的木質(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