【摘 要】
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纤维素类物质是地球上数量最大的一种可再生资源,每年仅陆生植物就可以产生纤维素约6×1010t。利用纤维素类物质为原料生产乙醇,对缓解我国能源短缺问题、实现节粮代粮和环保有
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纤维素类物质是地球上数量最大的一种可再生资源,每年仅陆生植物就可以产生纤维素约6×1010t。利用纤维素类物质为原料生产乙醇,对缓解我国能源短缺问题、实现节粮代粮和环保有着巨大的潜力和广阔的应用前景。
本试验以热研4号王草、新品系MT1象草、N51象草和桂牧1号象草4个狼尾草属品种(品系)为材料,从狼尾草属能源植物品种筛选、硫酸预处理、酶解、发酵4个环节入手,研究了狼尾草属植物的乙醇转化技术,主要研究结果如下:
(1)4个品种(品系)均适应当地气候和土壤等环境条件。热研4号王草的生物量在群体中表现出较大的优势,生物量达35758kg/hm.a;可溶性糖含量显著高于其它3个品种。热研4号王草可以作为乙醇转化的材料。
(2)硫酸预处理热研4号王草的最佳工艺条件为:温度120℃,时间1h,硫酸质量浓度1%,液固比10:1,粒度35~60目。在此条件下,相应固体得率、纤维素含量、半纤维素去除率、木质素去除率分别为48.6%、73.73%、87.61%、11.57%。通过硫酸预处理,有效破坏热研4号王草的纤维素结晶结构,对于提高预处理后的酶解和发酵效果有着十分重要的意义。
(3)从狼尾属植物秸秆堆中选取已分解的秸秆和种植地土壤中取样,通过分离纯化得到7株分解纤维素的菌株。对其进行刚果红鉴别培养基初筛,并结合酶活测定复筛得到2株纤维素酶活较高的菌株H1,H2(CMCase和FPase分别达到22.27IU/mL、4.38IU/mL和20.68IU/mL、3.91IU/mL)。经形态学鉴定H1为简青霉,H2为绿色木霉。通过酶解试验发现,对于预处理后的王草秸秆,H1菌株的酶解能力强于H2菌株。
(4)通过酶解单因素试验进行条件优化,得到相对最优的酶解温度为31℃,相对最优酶解pH是5.5,相对最优酶解时间为72h,相对最优接种量为12%。在此条件下,纤维素降解率、还原性糖增量和酒精转化率分别为8.30%,23.96%,7.82%。
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