汽爆秸稈中副產(chǎn)物對(duì)產(chǎn)乙醇過(guò)程影響及生物解毒效能研究.pdf

1、利用廢棄的纖維素類物質(zhì)生產(chǎn)燃料酒精是解決能源危機(jī)的有效途徑之一。纖維素乙醇生產(chǎn)中，原料必須經(jīng)過(guò)預(yù)處理，但是預(yù)處理后產(chǎn)生的某些副產(chǎn)物會(huì)抑制酶解或發(fā)酵。本文以目前應(yīng)用最廣泛的蒸汽爆破預(yù)處理法為研究對(duì)象，考查了玉米秸稈蒸汽爆破預(yù)處理后產(chǎn)生的幾種有機(jī)物和無(wú)機(jī)物對(duì)發(fā)酵的影響。并且根據(jù)這一結(jié)果，研究了本實(shí)驗(yàn)室篩選的解毒菌株 FLZ10對(duì)這些物質(zhì)的去除作用，并以此對(duì)該菌株的生物解毒作用做進(jìn)一步的研究。
　　首先，利用AFM技術(shù)觀察預(yù)處理前后玉米

2、秸稈表面結(jié)構(gòu)的變化，證明汽爆預(yù)處理和酸爆預(yù)處理技術(shù)可以起到打破纖維素原料緊密結(jié)構(gòu)的作用。根據(jù)對(duì)汽爆秸稈原料的洗液及醪液分析結(jié)果，研究了預(yù)處理和發(fā)酵副產(chǎn)物對(duì)乙醇產(chǎn)量的影響。結(jié)果表明，無(wú)機(jī)離子 Mg2+和Fe2+對(duì)乙醇產(chǎn)量有明顯的抑制作用，乙醇產(chǎn)量分別降低34.43％和11.48%；乙醇產(chǎn)量會(huì)隨著全鹽量的增加而降低；有機(jī)物甲酸≤2g/L濃度范圍內(nèi)不表現(xiàn)明顯的抑制作用而是有輕微的促進(jìn)作用；乙酸在低濃度時(shí)表現(xiàn)對(duì)發(fā)酵的促進(jìn)作用，濃度達(dá)15g/L時(shí)

3、，抑制明顯，乙醇產(chǎn)量降低91.69%，并隨著乙酸濃度增加抑制增強(qiáng)；糠醛濃度≤1g/L時(shí)對(duì)乙醇產(chǎn)量有明顯的促進(jìn)作用；當(dāng)5-HMF得濃度≥2.0g/L時(shí)，對(duì)乙醇產(chǎn)量產(chǎn)生抑制，乙醇產(chǎn)量降低54.03%。
　　其次，以副產(chǎn)物的抑制作用為依據(jù)，研究 FLZ10菌劑對(duì)這些物質(zhì)的去除效果。結(jié)果表明，無(wú)機(jī)離子方面，F(xiàn)LZ10對(duì) Ca2+、Mg2+、Al3+、Fe2+均有明顯的去除效果，培養(yǎng)48h去除率分別為70%、50%、90%、80%。有機(jī)物方

4、面，35℃時(shí)以葡萄糖為碳源的培養(yǎng)基中，F(xiàn)LZ10對(duì)乙酸、丙酸、丁酸于96h的去除率可分別達(dá)24.20%、30.92%、27.73%。35℃時(shí)以葡萄糖為碳源的培養(yǎng)基中，F(xiàn)LZ10對(duì)糠醛和5-HMF的去除率分別為56.52%、69.21。在實(shí)際發(fā)酵中，F(xiàn)LZ10的生物解毒效果明顯，可取得與水洗解毒相同的效果，并且可輔助水洗解毒，乙醇終產(chǎn)量可達(dá)50g/L。
　　再次，為了降低生物解毒成本，對(duì) FLZ10菌劑培養(yǎng)基進(jìn)行優(yōu)化。根據(jù)測(cè)得幾種菌

5、劑的CB酶活和FPA酶活及其對(duì)秸稈洗液中抑制物的去除，表明50℃比40℃更利于酶的作用，而40℃比50℃更利于FLZ10對(duì)發(fā)酵抑制物的代謝。以原培養(yǎng)基做參照，菌劑優(yōu)化試驗(yàn)培養(yǎng)基中全麩皮培養(yǎng)基的CB酶活和FPA酶活均最高；SBR和EGSB出水培養(yǎng)基對(duì)有機(jī)酸的去除效果最好；全麩皮培養(yǎng)基對(duì)甲酸、糠醛和5-HMF的去除效果均最佳。但是幾種培養(yǎng)基在40℃時(shí)，對(duì)抑制物的去除效果差別并不是很大，經(jīng)綜合評(píng)價(jià)，確定可以用價(jià)格低廉的玉米秸稈粉代替結(jié)晶纖維素