fe-mn-mg离子对稻草秸秆酶解糖化的影响

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1、Fe-Mn-Mg离子对稻草秸秆酶解糖化的影响重庆大学硕士学位论文（学术学位）学生姓名：王金成指导教师：徐龙君教授专业：环境科学与工程学科门类：工学重庆大学资源及环境科学学院二O一五年五月EffectofFe-Mn-MgIonsonEnzymaticSaccharificationofRiceStrawAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheMaster’sDegreeofEngineeringByWangJinchengSupervisedbyProf.XuLongjunSp

2、ecialty:EnvironmentalScienceandEngineeringCollegeofResourcesandEnvironmentalScienceofChongqingUniversity,Chongqing,ChinaMay,2015重庆大学硕士学位论文中文摘要摘要农作物秸秆来源丰富，价格低廉，富含纤维素和半纤维素，是生产燃料酒精的重要原料。燃料酒精的制备主要包括预处理、糖化、发酵和分离提纯四个阶段。其中，糖化工艺既是检验预处理效果又是为发酵工艺提供原料的关键步骤。因此研究的焦点之一就是如何高产量低成本的获得还原糖。本论文以稻草秸秆为原料，液化预处理后，在糖化过程中添加

3、微量金属离子，从优化工艺参数出发，以产糖量为表征，考察金属离子的单独作用和联合作用对酶解糖化过程的影响，并探究金属离子的作用机理。液化预处理结果表明，预处理后的稻草秸秆纤维素含量提高了20.9%，半纤维素和木质素含量分别降低了12.3%和5.35%，电镜扫描结果发现稻草秸秆预处理后结构松散，比表面积和孔隙度都大大增加，有利于纤维素酶和液化底物充分接触反应，提高酶解效果。2+2+在糖化过程中分别添加Mn和Fe离子，通过单因素实验优化研究金属离子添加量、酶用量、温度和时间对酶解糖化的影响。结果表明，在相同时间条件下，2+2+2+产糖量Fe离子组>Mn离子组>空白组。添加Mn离子时酶用量从空白组的

4、2+25mg/g下降为20mg/g，添加Fe离子酶用量和空白组一致。适宜的酶解温度由50℃2+2+2+（空白）下降为40℃（Mn离子）和35℃（Fe离子）。在糖化过程中添加Mn2+和Fe离子能破坏纤维素的晶型结构，增加纤维素酶和液化底物的接触面积，同时还能提高酶活性，从而提高酶解效率，减少能耗。2+3+通过单因素实验和正交优化实验考察了Mg和Fe离子的单独作用对酶解糖化过程的影响。结果表明，空白组的较优工艺条件为酶用量25mg/g，温度50℃，2+2+糖化时间60h，产糖量343mg/g；Mg离子组的较优工艺条件为Mg离子添加量3+2mg/g，酶用量20mg/g，温度50℃，时间96h，产糖

5、量高达477mg/g；Fe离子组3+的较优工艺条件为Fe离子添加量4mg/g，酶用量25mg/g，温度40℃，时间108h，2+3+产糖量达到400mg/g。在较优组合条件下，添加Mg和Fe离子产糖量相较于空白组分别提高了134mg/g和57mg/g。这与单因素实验所得结论在相同条件下产糖2+3+量Mg离子组>Fe离子组>空白组一致。2+3+探讨了Mg和Fe离子联合作用对稻草秸秆酶解糖化的影响。通过正交实验2+3+得到的较优工艺是在糖化过程中添加30mg/g纤维素酶和1:2的Mg、Fe离子，2+3+在40℃的温度条件下酶解84h，得到346mg/g还原糖。单因素结果表明Mg和Fe离子的联合作

6、用比各自单独作用更有助于酶解效率的提高。关键词：稻草秸秆，酶解糖化，金属离子，单独及联合作用I重庆大学硕士学位论文英文摘要ABSTRACTRicestrawisthecriticalmaterialforproducingbiofuelbecauseitisabundantinsource,cheapinpriceandrichincelluloseandhemicellulose.Preparationofbio-ethanolincludesmainlythefollowingfoursteps,pretreatment,saccharification,fermentation,sep

7、arationandpurification.Amongthem,saccharificationisthekeyproceduretoverifyingthepretreatmenteffectandprovidingmatrixesforfermentation.Therefore,howtoreachthegoalofhighsugaryieldwithlowcosthasbeenoneoftheres