生物質(zhì)糖化技術(shù)研究.pdf

1、將生物質(zhì)轉(zhuǎn)化生成糖類中間體是生物質(zhì)資源轉(zhuǎn)化過(guò)程中重要研究?jī)?nèi)容。本研究選用藻類生物質(zhì)(小球藻)、木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)(玉米秸稈)和草本纖維生物質(zhì)(龍須草)三種較為典型的生物質(zhì)原料為研究對(duì)象，針對(duì)不同原料在組成和結(jié)構(gòu)上的差異，采用不同技術(shù)手段將其降解生成可發(fā)酵糖，并對(duì)生成的可發(fā)酵糖在發(fā)酵生產(chǎn)生物乙醇方面的應(yīng)用進(jìn)行了評(píng)價(jià)。
　　 研究了小球藻生物質(zhì)在無(wú)機(jī)酸HCl、H2SO4以及Lewis酸MgCl2中水解生產(chǎn)可發(fā)酵糖的工藝。結(jié)果表明，H

2、Cl催化水解小球藻生產(chǎn)可發(fā)酵糖的能力大于H2SO4和MgCl2。在此基礎(chǔ)上，研究了小球藻在HCl/MgCl2協(xié)同催化劑中的水解特性，研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)2％HCl與2.5％MgCl2協(xié)同催化小球藻時(shí)，生成的可發(fā)酵糖產(chǎn)率高于單獨(dú)以2％HCl和2.5％MgCl2作催化劑時(shí)可發(fā)酵糖產(chǎn)率的總和。對(duì)生成的可發(fā)酵糖進(jìn)行微生物發(fā)酵實(shí)驗(yàn)，乙醇產(chǎn)率為0.47 g/g。
　　 采用新型綠色溶劑離子液體[EMIM]Cl為催化劑，對(duì)小球藻進(jìn)行催化水解。研究了溶

3、解溫度、溶解時(shí)間、催化劑HCl的用量、水解溫度和水解時(shí)間等因素對(duì)小球藻在[EMIM]Cl中水解生成可發(fā)酵糖的影響。得出當(dāng)溶解溫度為105℃、溶解時(shí)間為3 h、催化劑HCl的用量為小球藻質(zhì)量的7 wt％、水解溫度為105℃、水解時(shí)間為3 h時(shí)，小球藻在[EMIM]Cl中生成的可發(fā)酵糖產(chǎn)率最大，為88.02％。采用離子排阻色譜技術(shù)對(duì)水解液中[EMIM]Cl和糖類物質(zhì)進(jìn)行分離回收，離子液體可重復(fù)利用，糖類物質(zhì)的回收率為92％。對(duì)分離回收的可發(fā)

4、酵糖進(jìn)行微生物發(fā)酵實(shí)驗(yàn)，乙醇產(chǎn)率為0.496 g/g。
　　 采用響應(yīng)曲面法對(duì)玉米秸稈的蒸汽爆破條件進(jìn)行優(yōu)化，得到當(dāng)汽爆壓力為2.4 MPa、保壓時(shí)間為8.5 min、物料含水率為60％時(shí)，汽爆處理后的秸稈中纖維素含量為46.97％，半纖維素含量為5.24％，酶解率為81.51％。對(duì)優(yōu)化條件下得到的汽爆秸稈進(jìn)行酶解和工藝放大研究，在150 L反應(yīng)體系中，采用補(bǔ)料方式以24％總底物濃度對(duì)汽爆秸稈酶解72 h時(shí)，總糖濃度可達(dá)100.

5、7 g/L，酶解率為70.2％。選用高溫釀酒酵母在40℃條件下對(duì)汽爆秸稈的酶解液清液和帶渣酶解液進(jìn)行乙醇發(fā)酵，72 h后酶解液清液的乙醇產(chǎn)率為0.49 g/g；帶渣酶解液為0.37 g/g。
　　 選用某生物制漿公司提供的不同工藝段龍須草物料為原料，對(duì)其進(jìn)行結(jié)構(gòu)、組分及酶解研究。結(jié)果表明，龍須草物料中的木質(zhì)素結(jié)構(gòu)逐步變形、破壞，含量逐漸減小，而酶解產(chǎn)率卻逐漸增大。與木質(zhì)素沒(méi)有被降解的原料相比，木質(zhì)素降解掉71.55％的樣品，酶解