芦竹液氨过氧化氢预处理的试验研究

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1、分类号ＴＫ６；Ｓ２１６ｙ５Ｗｊ密级不保密ＵＤＣ６２０全曰制硕±专望学位研究生学位论文芦竹液氨／过氧化氨预处理的试验研究Ａ作者姓名；曹艳？指导教师：邵千钩教授专业学位名称；工程硕ｉ领域名称：杯业工程／研究方向；生物质能源与材料所在学院：工程学院论文提交日期；２０１５．１２．２０浙江农林大学２的５年１２月２０日＇．ｙ＂？ｆ＇ｒ－ZhejiangAgriculture&ForestryUniversityMasterDegree

2、ThesisPretreatmentofGiantReedwiththeAmmonia/HydrogenPeroxideMethodtoEnhanceEnzymaticHydrolysisCandidate:CaoYanAdviser:ShaoQian-jun，ProfessorSpecialty:ForestryEngineeringDateofSubmission:December20,2015ZhejiangA&FUniversityLin’an,Zhejiangprovince,P.R.ChinaDecember,

3、2015摘要摘要能源问题成为全球关注的焦点，生物乙醇已经被视为替代石油的主要选择路径之一，其高效的转化技术和洁净利用日趋成熟，具有广阔的应用前景。木质纤维原料乙醇化主要包括预处理、酶水解、发酵等步骤。其中预处理是为了破坏木质纤维结构，解除木质素和半纤维素对纤维素的缠绕和包裹，以提高酶对原料的可及性与催化效率。本文以能源植物芦竹(Arundodonax.L)为研究对象，以液氨预处理（Liquidammoniatreatment，LAT）和液氨过氧化氢联合预处理（Liquidammoniatreatmentwithhydrog

4、enperoxide，LATH）为研究方法，在对LAT预处理响应曲面优化的基础上进行LATH联合预处理及对比试验研究。论文可为能源作物的预处理技术提供新的研究思路和理论基础。论文主要研究内容及结论如下：（1）采用响应曲面法对芦竹LAT预处理条件进行优化，发现温度和氨加载量对聚糖的转化有显著影响。在170℃，水加载量0.82（g水：g干基），氨加载量5.0（g氨：g干基）处理9.57min，酶解72h后，葡聚糖和木聚糖转化率达96.47%和83.72%；每1000g干基材料可获得可发酵单糖538.12g，与未处理相比，单糖产

5、量提高1.9倍。（2）选取合理的LAT预处理条件（130℃、水加载量0.4、氨加载量2.0、驻留时间10min），研究H2O2加载量对芦竹LATH预处理的影响，发现LATH预处理能有效提高葡聚糖和木聚糖的酶解率。HP（Hydrogenperoxidetreatment）、LAT、LATH预处理其总糖产量最大分别为241.12g、495.74g和536.77g，相较于未处理分别提高25.55%、158.13%和179.49%。LAT、LATH预处理具有一定的应用前景。（3）采用SEM、XRD、FTIR分析芦竹LATH预处理前

6、后微观形貌、结晶度及化学结构的改变。研究发现：芦竹经LATH预处理后纤维结构遭到破坏，部分结晶区变为无定形区。LATH预处理打破了纤维素的氢键和木素碳水复合体的酯键连接，这些变化对酶水解有促进作用。（4）在130℃，水加载量0.4，氨加载量2.0，驻留时间10min条件下，H2O2加载量0.5时，芦竹和芒有最大酶解转化率，而竹子是发生在H2O2加载量为1.0时。芦竹、竹子和芒的预处理底物经72h酶解后，每1000g干基可获得总糖产量分别为I芦竹液氨/过氧化氢预处理的试验研究536.77g、386.26g、550.15g，分

7、别是未处理的2.58、4.25、3.44倍。LATH预处理对能源植物具有一定的适应性，且能极大促进草本植物的酶解转化率。关键词：芦竹；纤维素乙醇；预处理；酶解IIABSTRACTABSTRACTEnergycrisisrequiresthedevelopmentofrenewableenergythatcandisplacefossilfuels.Bioethanolproductionfromlignocellulosicbiomasshasbecomeahotglobaltopicsincelignocellulosi

8、cbiomassisthemostpromisingfeedstockforbiofuelsproduction.Thebioconversionoflignocellulosicbiomasstobioethanolconsistsofthreemainsteps:pretreatment,enzym