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玉米秸秆水解液发酵制取燃料乙醇的研究

关注热度:173   来源:新能源学术论文  作者:曾凡洲
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【摘要】: 发展燃料乙醇产业有助于解决能源紧张、减少环境污染、促进农业发展和新农村建设。本文综述了生物质水解发酵生产燃料乙醇的研究进展;分析了玉米秸秆及其酸水解液的组分;对五种菌株的发酵性能进行了比较,确定用于水解液发酵的菌种,驯化出一株耐高温酿酒酵母,并对其进行了抑制剂耐受性分析;最后驯化出一株能够适应水解液发酵的高产乙醇菌株。 通过对比酿酒酵母、休哈塔假丝酵母、嗜单宁管囊酵母、好食脉孢菌与间型脉胞菌等五种菌种的发酵性能,酿酒酵母种液制备时间最短(对数生长期在6~13 h),在以葡萄糖为碳源的发酵中乙醇得率最高,可用于水解液发酵。 对酿酒酵母经过一梯度温度的驯化,筛选出了一株可在42℃下生长良好的耐高温菌株。通过优化,确定发酵条件为:温度30℃、转速150 rpm、初始pH 5.0、接种量10 %。该耐高温酿酒酵母不能直接用于水解液发酵,需要经过驯化后方能使用。 通过抑制剂耐受性试验,得知该耐高温酿酒酵母可耐受甲酸、乙酸、糠醛的最大浓度分别为2.0 g/L、5.0 g/L、8.0 g/L;生物量得率和甲酸浓度(0~3.0 g/L)几乎表现为一线性关系,且随甲酸浓度增大而直线下降;由混合抑制剂正交试验知,三种抑制剂对耐高温酿酒酵母发酵产乙醇的抑制性由大到小依次为甲酸、乙酸、糠醛;欲提高水解液发酵制取乙醇得率,则必须尽量降低抑制剂的含量,尤其是甲酸的含量。 通过水解液梯度驯化,筛选出一株能够适应水解液发酵的菌株,仍具耐高温性,乙醇得率79 %,糖醇转化率40 %。
【关键词】:燃料乙醇 耐高温酿酒酵母 玉米秸秆 水解
【学位授予单位】:中国林业科学研究院
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TQ223.122
【目录】:
  • 摘要5-6
  • Abstract6-9
  • 第一章 绪论9-19
  • 1.1 引言9-16
  • 1.1.1 研究背景9
  • 1.1.2 国内外研究现状及评述9-16
  • 1.2 研究目标和主要研究内容16-17
  • 1.2.1 关键问题与研究目标16-17
  • 1.2.2 主要研究内容17
  • 1.3 研究技术路线17-19
  • 第二章 玉米秸秆稀硫酸水解液的制取19-25
  • 2.1 试验原料及仪器19-20
  • 2.1.1 原料及试剂19
  • 2.1.2 主要仪器19-20
  • 2.2 实验方法20-22
  • 2.2.1 玉米秸秆组成成分分析方法20-21
  • 2.2.2 玉米秸秆水解21-22
  • 2.2.3 玉米秸秆水解液成分分析22
  • 2.3 结果与讨论22-24
  • 2.3.1 玉米秸秆组成成分22
  • 2.3.2 玉米秸秆硫酸水解液成分22-24
  • 2.4 小结24-25
  • 第三章 玉米秸秆水解液发酵菌种的选择、温度驯化及发酵条件的优化25-35
  • 3.1 试验材料与研究方法25-27
  • 3.1.1 试验材料25-26
  • 3.1.2 试验方法26-27
  • 3.2 结果与分析27-34
  • 3.2.1 乙醇的分析方法27-28
  • 3.2.2 发酵菌种的选择28-31
  • 3.2.3 耐高温酿酒酵母的筛选31
  • 3.2.4 耐高温酿酒酵母发酵条件的优化31-34
  • 3.2.5 水解液发酵探索性试验结果34
  • 3.3 小结34-35
  • 第四章 玉米秸秆酸水解副产物对糖液酵母发酵转化的影响35-49
  • 4.1 试验材料与研究方法35-36
  • 4.1.1 试验材料35
  • 4.1.2 试验方法35-36
  • 4.2 结果与分析36-48
  • 4.2.1 葡萄糖及酵母生物量的分析方法36-38
  • 4.2.2 抑制剂对耐高温酿酒酵母发酵的影响38-48
  • 4.3 小结48-49
  • 第五章 耐高温酿酒酵母的驯化49-52
  • 5.1 试验材料与方法49-50
  • 5.1.1 试验材料49-50
  • 5.1.2 试验方法50
  • 5.2 结果与分析50-51
  • 5.3 小结51-52
  • 第六章 结论与讨论52-54
  • 6.1 结论52-53
  • 6.2 讨论53
  • 6.3 展望53-54
  • 参考文献54-59
  • 附录59-61
  • 在读期间的学术研究61-62
  • 致谢62


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关键词: 燃料乙醇

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