油菜秸秆预处理与高效糖化发酵机制研究

发布时间：2024-06-29 03:47

　　油菜(Brassica napus)是重要的油料作物,其秸秆是丰富的生物质资源,可降解转化为纤维乙醇和生物化学产品。秸秆纤维乙醇生化转化涉及三个主要过程:物理化学预处理致细胞壁解聚、木质纤维素酶解产糖和酵母发酵产醇。然而,木质纤维素的抗降解屏障导致生物乙醇转化工艺成本高而难于商业化生产,同时残留大量化学等废弃物而可能产生第二次环境污染。因此,优化生物质降解转化技术、并解析油菜秸秆高效酶解产糖产醇的机制具有重要理论意义与应用价值。基于前期相关研究结果,本研究选择三份细胞壁组成具有代表性的甘蓝型油菜秸秆,利用汽爆、汽爆-化学(酸、碱)两步法预处理,测定生物质酶解产糖产醇效率,解析预处理后细胞壁组分的解聚、关键结构因子的改良、木质纤维素孔隙度和表面可及性的提高以及酶解过程中表面活性剂减少木质素对纤维素酶的吸附,旨在探明油菜秸秆生物质高效降解转化为乙醇的机制。主要结果如下:1.利用绿色汽爆预处理,可提取62%左右的半纤维素和全部果胶,使纤维素聚合度降低18%-29%,生物质孔隙度增加34%-43%,纤维素表面可及性提高1.4-1.7倍。2.利用6%H₂SO₄

【文章页数】：102 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1.1以木质纤维素为原料的生物能源和化学产品（Satarietal2019）

油菜秸秆预处理与高效糖化发酵机制研究11前言1.1生物质与生物能源生物质（Biomass）是指在光合作用下直接或间接产生的有机体，涵盖植物、微生物、动物及其新陈代谢产物，具体包括农作物秸秆、林业中的废弃木料、畜牧业的禽畜粪便以及农产品加工过程中的下脚料和城市垃圾等。生物质来源广泛....

图1.2植物细胞壁结构（修改自Zhaoetal2019）

油菜秸秆预处理与高效糖化发酵机制研究5中S1层的纤维素微纤丝相互缠绕，S2层最厚且微纤丝排列方向几乎平行于细胞伸长轴，而S3层的微纤丝则呈扁平螺旋状排列（Zhongetal2019）。典型的高等植物的次生壁中含有占干重40%-80%的纤维素、10%-40%的半纤维素以及5%-25....

图1.3β葡聚糖链结构（）

华中农业大学2020届硕士研究生学位（毕业）论文61.2.2纤维素纤维素（Cellulose）是细胞壁内含量最多的高分子聚合物，其基本结构是由若干个葡萄糖单元通过β-1,4-糖苷键连接形成的葡聚糖链，如图1.3所示（Zhongetal2019）。葡聚糖链是以二磷酸尿苷葡糖（UDP....

图1.4植物细胞壁半纤维素多糖（修改自SchellerandUlvskov2010）

油菜秸秆预处理与高效糖化发酵机制研究7维素主链上单糖组成和糖苷键位置的不同将其分为4种类型：木葡聚糖、木聚糖、甘露聚糖、混合糖苷键葡聚糖（SchellerandUlvskov2010）。木葡聚糖（Xyloglucan,XG）广泛存在于陆地植物的细胞壁中，与纤维素微纤丝类似，XG的....

本文编号：3997119