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文檔簡(jiǎn)介
1、在愈演愈烈的能源危機(jī)影響下,生物能源的研究得到長(zhǎng)足發(fā)展。從第一代糧食生物質(zhì)到第二代纖維生物質(zhì),從陸生生物質(zhì)到海洋生物質(zhì),生物質(zhì)能的研究思路開(kāi)始逐漸成熟,特別是關(guān)于微藻和巨藻在生物柴油方面的利用已有許多報(bào)道。同時(shí),海洋生物質(zhì)生物乙醇的轉(zhuǎn)化已引起廣泛關(guān)注,研究主要集中在對(duì)各種海洋藻類(lèi)(包括紅藻、綠藻和褐藻)直接進(jìn)行淀粉和纖維素的轉(zhuǎn)化利用。
許多藻類(lèi)具有較大的工業(yè)價(jià)值,對(duì)其直接進(jìn)行能源的轉(zhuǎn)化利用會(huì)造成資源的浪費(fèi),而藻類(lèi)加工業(yè)產(chǎn)生
2、的廢渣會(huì)造成環(huán)境壓力等問(wèn)題。特別是褐藻膠工業(yè)提取工藝中,由于使用堿消化技術(shù)造成廢棄物殘?jiān)@堿性,該廢渣的大量排放和填埋造成水質(zhì)和土質(zhì)污染??紤]以上因素,本實(shí)驗(yàn)采用褐藻膠工業(yè)提取工藝的固體廢渣(簡(jiǎn)稱(chēng)褐藻殘?jiān)?作為材料進(jìn)行生物乙醇的轉(zhuǎn)化研究。類(lèi)似的褐藻殘?jiān)芯休^高含量的纖維素和一定量的半纖維素,本實(shí)驗(yàn)所獲得的基本組分含量為:纖維素29.50%,半纖維素12.05%和極少量的木質(zhì)素,這表明褐藻殘?jiān)且环N具有利用前景的生物質(zhì)。
3、 針對(duì)纖維素的預(yù)處理分析,主要通過(guò)比較傳統(tǒng)的稀酸預(yù)處理、新型的cellulose-solvent-based lignocellulose fractionation(CSLF)預(yù)處理和離子液體-N-烯丙基-3-甲基咪唑氯(N-Ally-3-methylimidazolium chloride,AMIMCl)三種預(yù)處理方式對(duì)酶解效果的影響發(fā)現(xiàn):稀酸預(yù)處理方式中,酸(鹽酸或硫酸)濃度的提高導(dǎo)致樣品固形物中纖維素的損失增加,而且0.1%鹽酸
4、處理較0.1%硫酸處理的樣品酶解糖化率略低,故采用0.1%硫酸(121℃下保持1 h)作為稀酸預(yù)處理的最佳條件;CSLF預(yù)處理對(duì)褐藻殘?jiān)A(yù)處理的效果與前者最佳稀酸預(yù)處理方式相近,由于該方法需要多次的乙醇(或丙酮)和蒸餾水多次離心洗滌,繁瑣的操作反而加重能耗的投入,所以該方法未在實(shí)驗(yàn)室水平再深入討論;離子液體-AMIMCI預(yù)處理則顯著地提高了褐藻殘?jiān)拿附馓腔?,在同樣的酶解條件(纖維素酶:45 FPU/g樣品;纖維二糖酶:55 CBU/
5、g樣品)下,AMIMC1預(yù)處理的褐藻殘?jiān)@得99.93%的糖化率,而稀酸處理可得到94.46%的糖化率,并且在低劑量纖維二糖酶輔助酶解的條件(纖維素酶:45 FPU/g樣品;纖維二糖酶:27.5CBU/g樣品)下,AMIMC1預(yù)處理的褐藻殘?jiān)稍?8 h和72 h分別獲得93.64%和93.71%的酶解糖化率。換言之,AMIMC1預(yù)處理可以顯著提高作用底物的糖化效率,并且能夠從經(jīng)濟(jì)的角度實(shí)現(xiàn)纖維二糖酶使用量的降低以及工藝時(shí)間的縮短。
6、r> 針對(duì)纖維素和半纖維素的共利用,主要考察酸水解對(duì)褐藻殘?jiān)慕M分影響,以期實(shí)現(xiàn)纖維素良好預(yù)處理和半纖維素的最大程度降解。通過(guò)考察不同濃度0.1%、0.5%、1.0%、1.5%、2.0%和2.5%的鹽酸或硫酸于121℃下酸解達(dá)1 h的褐藻殘?jiān)墓绦挝镔|(zhì)量損失、纖維素含量、半纖維素含量和木質(zhì)素含量的變化情況發(fā)現(xiàn),2%酸處理基本上可以達(dá)到固形物質(zhì)量損失極限(稀酸處理范圍內(nèi))和半纖維素的較大程度降解,對(duì)木質(zhì)素含量幾乎沒(méi)有影響。通過(guò)對(duì)酸解
7、液溶出物進(jìn)行聚丙烯酰胺凝膠(P2)柱層析、薄層層析(TLC),以及對(duì)酸解液溶出物分別采取直接糖醇乙酸酯衍生化和經(jīng)三氟乙酸酸解后糖醇乙酸酯衍生化處理之后進(jìn)行氣相色譜(GC)分析可以發(fā)現(xiàn),溶出物中除含有葡萄糖和少量的木糖外,還含有大量以甘露糖和巖藻糖為主的寡糖。這對(duì)接下來(lái)的發(fā)酵工藝提供可參考的數(shù)據(jù)。
針對(duì)褐藻殘?jiān)l(fā)酵環(huán)節(jié),主要采用Saccharomyces cerevisiae利用固形物中纖維素酶解產(chǎn)物-葡萄糖,考察不同發(fā)酵方
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