利用纤维质原料生产燃料乙醇的实现意义

没有商业化前途。

目前秸秆利用有几种方法，如秸秆粉碎后，添加其他物质，加压制成生物质颗粒燃料；秸秆气化燃料；秸秆液化等。

秸秆液化主要包括生物化学法制备燃料乙醇和热化学法制备生物油。前者一般指采用水解、发酵等手段将秸秆等生物质转化成燃料乙醇；后者则是通过快速热解液化、加压催化液化等进行转化。

热化学法制备生物油又有快速热解液化和加压液化和催化液化等技术，就是采用常压或高压、加热条件下，使生物质中的有机高聚物分子在隔绝空气的条件下迅速断裂为短链分子，生成含有大量可冷凝有机分子的蒸汽，蒸汽被迅速冷凝，同时获得液体燃料、少量不可凝气体和焦炭。液体燃料被称为生物油，为棕黑色黏性液体。生物油组成中99.7%是碳、氢、氧，含有数百种化合物，主要包括烷烃、芳烃等，及多种带有含氧官能团的苯酚类、醛类、酮类等芳香族环状化合物。基本不含醇类。生物油存在氧含量高(30%以上)、挥发性差，大多不稳定且易腐蚀，在空气中易构成沉积等缺点，很难直接作为燃料使用，还需要进行精制。

而以秸秆为原料生产乙醇，则完全是另一条工艺路线，或者说是完全不同的利用方式。已制得的生物油也没有办法再转化为乙醇了。即使有办法把生物油再转化为乙醇，工艺过于复杂，得率低，完全是得不尝失。

如果你想用秸秆转化为乙醇，直接用转化和微生物发酵法就可以了，为什么要先热解为生物油，再转化为乙醇呢？

就像是木头既可以做成桌子，也可以做成板凳。为什么不直接做成板凳，非要先做成桌子，然后再拆开改成板凳呢？

通过进一步去除乙醇液体中所含的水分，加入适量的变性剂，与汽油按一定比例混合形成乙醇汽油，即可形成改性燃料乙醇。酒精不含氮、硫等 元素 （ 查成交价 | 车型详解 ），因此完全燃烧后废气中污染物较少，有利于保护环境，因此乙醇汽油是一种相对清洁的能源。汽油掺入10%乙醇，可减少30%的一氧化碳排放和10%的碳氢化合物排放。这种燃料不仅可以节约石油资源，有效减少汽车尾气污染，还可以促进农业生产。让我们来看看使用乙醇汽油的优势，以及我们有哪些“好处”。目前，乙醇汽油正在中国某城市逐步推广。

开发生物燃料乙醇和促进乙醇汽油在汽车中的使用有许多好处。

使用乙醇汽油有利于改善生态环境。

使用生物燃料乙醇可以减少机动车尾气中二氧化碳和各种有害物质的排放。同时，由于秸秆是生产燃料乙醇的原料之一，推广车用乙醇汽油是解决秸秆等农林废弃物焚烧问题、减少污染物排放的重要举措。从能源安全角度看，发展生物燃料乙醇有助于中国降低已经处于较高水平的原油对外依存度，提高能源自主性和能源安全水平。

发展燃料乙醇还有利于保障“食品安全”。

由于 现代 科技的发展，我国北方的玉米存量已经超过了几亿吨，长期储存后将无法食用。生产燃料乙醇是解决问题粮食和变质粮食的最佳途径。在变废为宝的同时，也阻断了不法分子的利润来源，从而保障了食品安全。

乙醇对生态环境和经济社会如此“友好”，但在过去的十几年里，它在中国的推广和使用一直很慢。目前，我国有11个省、自治区和部分地区正在尝试推广乙醇汽油，其消费量约占同期汽油总消费量的1。这一数据与国际市场相比有些相形见绌。据不完全统计，全球乙醇汽油年消费量约为6亿吨，约占世界汽油总消费量的60%。汽油价格优势

这一次，相关部门推出了实施方案，要求到2020年基本实现车用乙醇汽油全国全覆盖。要完成这一任务，首先要对车用乙醇汽油的特点和优势进行广泛深入的宣传，破除各种谣言的不良影响。更重要的是，车用乙醇汽油可以在与传统汽油价格相同的基础上进一步降价。乙醇汽油要有价格优势，首先政府部门要保持各种补贴和减税的支持。同时，要运用各种行政和市场手段，降低玉米、秸秆等原材料的供应成本。通常

汽油不含硫等元素，可以减少环境污染。乙醇可以再生，节约能源。乙醇是从粮食中加工出来的，可以促进农业发展。

(1)可以节约石油资源，延长其使用寿命，并使更多的石油得到综合利用。

②能有效减少空气体污染。

③促进农业生产发展，增加农民收入，有助于解决“三农”问题。

推广乙醇汽油，肯定有压力，但也要有价格优势的驱动力。凭借价格优势，乙醇汽油将更快更容易被消费者接受，相关部门设定的推广目标也能顺利实现。@2019

高油价催生燃料乙醇 秸秆能源化效益巨大 面对能源的紧缺，石油的涨价，世界上很多国家都在探索解决之 道。2000年，安徽丰原集团有限公司（以下简称丰原集团）就着手在高回收、低成本的发酵工艺方面成功探索利用玉米、薯类等生物质进行深加工，以替代石油产品的生产技术。现在，我国很多地方都已经开始将玉米生产的燃料乙醇，以10%的比例直接混合到汽油中使用。丰原集团在燃料乙醇生产中，与大连理工大学一起研制出世界最先进的自絮凝沉降颗粒酵母发酵生产工艺，使生产成本大大降低。国家发展和改革委员会决定用燃料乙醇替代石油百万吨试点项目开始后，丰原集团占据40%份额。去年，丰原集团燃料乙醇的产能已达44万吨。 新技术的重大突破 走进丰原集团发酵技术国家工程研究中心，记者看到技术人员正在紧张地忙碌着，农作物的秸秆经粉碎、发酵，再经分离、提纯后就成了乙醇。该中心副主任、丰原集团副总工程师宋家林告诉记者，丰原集团以玉米、薯类等生物质为原料生产的燃料乙醇、乙烯等产品均已进入市场并获得良好效益，利用农产品精深加工全面替代石油产品的许多关键技术已取得重大突破，并已经建成产业化项目，效益可观。据介绍，目前利用秸秆生产乙醇的中试装置已投产，年产乙醇300吨。

石油是应用最为广泛的能源。我国2004年进口原油1.2亿吨，比上年增加4.8%。2010年石油需求量将达4亿吨，而国内供给能力最大为1.7亿吨。用玉米、薯类等加工石油产品替代品，即用生物化工开发可再生的生物能源和生物化工产品，是各国应对能源危机的一条重要思路。丰原集团经过长期研究和市场跟踪，认为如果原油价格不低于35美元／桶、玉米价格不高于1400元人民币／吨，用玉米加工转化替代石油产品就有利可图。现在，我国玉米年产量近1.2亿吨，其中8000万吨没有加工转化直接用作饲料，所以，完全可以扩大替代石油的加工转化力度。用3000万吨玉米生产的乙醇，可替代1000万吨汽油；用3000万吨玉米可生产550万吨乙烯，相当于目前中石化、中石油两个公司年生产能力的总和。而原料生产过程中还有30%可转化为饲料。据介绍，秸秆能源化的瓶颈主要有两处：一是没有找到或组合出可高效水解纤维素的酶，从而无法使廉价的秸秆一次完成预处理；二是没能培育出高效转化由半纤维素转变而来的木糖的发酵菌种。而丰原发酵技术国家工程技术中心通过多年的研究，突破了国际上“秸秆生产乙醇必须构建同时发酵木糖和葡萄糖生产乙醇工程菌”的思路，创造性地开发了先分离后发酵的工艺路线。这一重大技术突破，不仅大大降低了秸秆转化为能源的成本，而且使我国取得了这一领域的领先地位，为我国大规模的秸秆利用奠定了基础。

“秸秆能源化”效益巨大 负责此项研究工作的丰原集团总工程师薛培俭说，用玉米生产乙醇，3.1吨玉米可生产一吨燃料乙醇，如改用秸秆生产，大约5吨～6吨秸秆就能生产一吨乙醇。我国平均每年富余作物秸秆7亿多吨，如果利用秸秆转化技术，可以大大节约石油的消耗量。专家还指出，从近期看，生物酒精（乙醇）作为燃料，可以部分替代石油能源。从远期看，乙醇则将成为支撑以乙烯为原料的石化工业的基础原料。一直以来，石化工业的基础原料乙烯是从石油中提取的，目前乙醇生产乙烯的技术已经成熟。在未来20年内，由于石油资源的日趋紧张，再加上生物质为原料的乙醇大规模工业化生产，成本相对于石油已具有可竞争性，乙醇将顺理成章地进入工业基础原料领域。农业专家石元春院士指出，发展生物质能源对我国而言，更重要意义在于发展农业和扩大农民增收。他认为，生物质产业从原料到产品，为农业在初级农产品生产和农产品加工之外，开拓了新战场，使农民又多了一条宽阔的增收渠道。丰原集团董事长李荣杰给记者算了一笔账，如果将秸秆利用技术产业化，以50公里为半径建设小型秸秆加工厂，那么按秸秆到厂价每吨400元，农民每亩就可增收200元以上。专家测算，如果我国每年能利用全国50%的作物秸秆、40%的畜禽粪便、30%的林业废弃物，

推广使用车用乙醇汽油，这次国家是下了很大决心的，在推广使用过程中将实行属地行政首长负责制，今后还将落实考核问责机制。推广乙醇汽油，压力必须有，但价格优势的动力也应该有。具备了价格优势，乙醇汽油会让消费者更迅速、更容易地接受，也能让有关部门制定的推广目标顺利达成。 国家发改委、国家能源局等十五部门，日前联合印发《关于扩大生物燃料乙醇生产和推广使用车用乙醇汽油的实施方案》。根据方案要求，到2020年，我国全国范围将推广使用车用乙醇汽油。国家能源局有关负责人表示，推广使用车用乙醇汽油有利于优化能源结构。车用乙醇汽油，是将燃料乙醇以一定比例添加到汽油中而形成的。2001年，为了解决大量“陈化粮”处理问题，改善大气及生态环境质量，调整能源结构，经国务院同意，启动了生物燃料乙醇试点。经过十多年发展，我国生物燃料乙醇产业已初具规模，此外，国内车用乙醇汽油试点推广也积累了丰富的实践经验，这些都成为进一步推广使用车用乙醇汽油的坚实基础。 发展生物燃料乙醇、推广车用乙醇汽油，好处很多。首先，有利于改善生态环境。使用生物燃料乙醇可以减少二氧化碳以及机动车尾气中多种有害物质排放。同时，由于秸秆是燃料乙醇生产的原料来源之一，因此推广车用乙醇汽油还是解决秸秆等农林废弃物焚烧问题、减少污染物排放的重要措施。 从能源安全层面看，发展生物燃料乙醇有助于我国降低目前已处于高位的原油对外依存度，提升能源自主能力和能源安全水平。另外，发展燃料乙醇还有利于保障“舌尖上的安全”。由于连年丰收，我国北方玉米的库存已超储了数亿吨，这些玉米长期存放后将无法食用。生产燃料乙醇是处理问题粮、变质粮的最好方式，在变废为宝的同时，也堵住了不法之徒借以牟利的源头从而保障了食品安全。乙醇汽油对于生态环境和经济社会是如此的“友好”，但过去十多年，在我国的推广使用却略显缓慢。目前全国有11个省区全境或部分地区，试点推广乙醇汽油，其消费量占同期全国汽油消费总量的约1\/5。这一数据与国际市场相比有些相形见绌，据不完全统计，目前全球年消费乙醇汽油约6亿吨，占世界汽油总消费的60%左右。

（1）用玉米秸秆草植物纤维制取乙醇。

玉米秸秆、稻草、麦草、甘蔗渣、稻壳、棉子壳等植物纤维皆用于制取乙醇。

（2）玉米秸秆草木灰提取硫酸钾、氯化钾及碳酸钾。

植物秸秆中含有钾。目前，我国广大农村仍以植物秸秆为主要燃料，产生大量的草木灰，秸秆中的钾，全部以无机盐的形式留在草木灰中，其钾含量在1%左右。可用化学提取法把钾从草木灰中提取出来，一般每百份草木灰，可提取出20份碳酸钾、5份硫酸钾及2份氯化钾，三者目前的市价，相应为3700元/吨、1300元/吨及800元/吨。充分利用草木灰提钾，不仅可以缓和钾的市场紧缺，也可增加农民的经济收益，乃一举两得之事。

（3）玉米皮编织。

在玉米收获季节，将玉米皮剥下，最外一层不用，里面的经晒干后贮存，不要淋雨、受潮。在编织前，可用硫黄熏制，将玉米皮熏白。经熏制的玉米皮，色白如粉、柔软似线，反面有光泽，编出的产品色泽光亮，美观大方。根据所要编织的内容，可将玉米皮染成不同的颜色，然后进行玉米皮的纺织和编织。可编织地毯、遮阳帽、手包、挂毯等。

（4）玉米淀粉制肉。

用玉米淀粉为原料，加入一种霉菌和结构简单的化学物质，然后把其加工成含有纤维性的固体物质，也可以加入各种肉味，最终成为人造肉。它的营养十分丰富，易于消化。

（5）玉米粉人造鸡蛋。

用玉米粉、牛奶、维生素、各种盐和矿物质，经特定的工艺加工，外壳用无毒塑料制成。形似鸡蛋，不含胆固醇，非常适宜老年人和心血管病人食用。

玉米子粒含淀粉73%、蛋白质8.5%、脂肪4.3%、维生素（硫胺素、核黄素等）含量很高。黄玉米还含有胡萝卜素，在人体内可转化为维生素A。每百克玉米热量为1527千焦，热量和脂肪的含量均比大米和面粉高。一般玉米子粒蛋白质中赖氨酸和色氨酸的含量不足，但通过育种可提高赖氨酸含量。玉米胚含油36%～41%，亚油酸的含量较高，为优质食用油并可制成人造奶油。玉米子粒主供食用和饲用，可烧煮、磨粉或制膨化食品。饲用时的营养价值和消化率均高于大麦、燕麦和高粱。蜡熟期收割的茎叶和果穗，柔嫩多汁，营养丰富，粗纤维少，是奶牛的良好青贮饲料。玉米在工业上可制酒精、啤酒、乙醛、醋酸、丙酮、丁醇等。用玉米淀粉制成的糖浆无色、透明、果糖含量高，味似蜂蜜，甜度胜过蔗糖，可制成高级糖果、糕点、面包、果酱及各种饮料。此外，穗轴可提取糠醛，秆可造纸及做隔音板等。果穗苞叶还可用以编结日用工艺品。

每到秋冬之交，玉米秸秆焚烧污染空气往往成为众矢之的。但话应两面说，焚烧造成污染固然不好，但不烧又有什么用处？过去，秸秆的用途主要是牲畜饲料、生活燃料或积沤肥料。如今农村壮劳力大多在外打工，由此不仅挣到钱，也学会算工时账：耕田耙地运粮草，小型拖拉机强过起早搭黑养牲口；种地上化肥比积沤农家肥省事多了；烧火用煤，省下搂柴的工夫去打工更合算。于是就有了一年一度乌烟瘴气的秋末冬初。今年为保障奥运，北京周边9省市下了禁烧令，情况似乎好一些。当然也有例外，如山东东平县建成两个以秸秆为原料的工厂：发电厂和乙醇厂。秸秆能卖钱，当然不会就地冒了烟；秸秆转化为电能和燃料乙醇，可以缓解能源和粮食吃紧的态势，堪称一举两得。

随着国际油价和粮价的高企，各国对谁该为此负责争论不休。美国指责中国和印度等发展中国家的需求提高了油价和粮价，然而世行的报告却指出，欧盟和美国的生物燃料生产从3个方面扭曲了粮食市场：美国1/3以上的玉米用来生产燃料乙醇，欧盟大约一半的植物油用来生产生物柴油；农民被鼓励留出土地生产生物燃料作物；刺激了对粮食的金融投机，致使粮价越涨越高。俄罗斯也说：美国每年进口的油量相当于中国进口油量的3倍多。美国人口仅占世界总人口不到5%，却消耗占世界25%的石油。但美国太强势了，对这样的分析竟不作回应。当然，美国也不是非要一条道走到黑。早在去年年底，美国众议院就通过了30多年来的首个能源法案，要求汽车行业在2020年之前，把汽车燃油效率提高40%。如果说这是从节流考虑，那么生物燃料的生产就是在开源。但美国的石油用量实在太大了，结果对整个世界牵一发而动全身。如美国2006年用于生产燃料乙醇的4200万吨玉米，相当于1.35亿人的口粮，2007年上升至8500万吨，今年当然更多。美国为此每年补贴农民50至70亿美元。生产一油箱油大约相当于一个人一年的口粮，全世界几亿人因此在挨饿。这就是美欧等地生物燃料不断扩展的后果。即使如此，生物燃料也只占美国能源需求的8%。

美国人高耗能的生活方式也许应该检讨，但欠发达国家的人似乎也应暂时放下“仇富”情结想一想，咱耗能较少是因为觉悟高，还是消费不起？平心而论恐怕多半是后者。否则，回到短缺经济时期耗能最少。大大小小的明星、老板、贪官等有条件择高枝的先富者，更是争先恐后移民或滞留国外不归。既然美国人不可能将仍在提高的消费降到和咱一样的水平线上，而咱又一直希望赶上发达国家也过上好日子，能源的需求就会不断增长。一味争论该谁负责，也不如好好想想如何不留后遗症地开发绿色能源，以替代渐趋紧缺的传统能源。如今越来越热的风能、太阳能、生物能等，虽然还在初级阶段，但起码是个好兆头。在人类尚未解决吃饭问题之时，用玉米等食品制造燃料乙醇的确太奢侈。但像东平那样用玉米秸秆等非食品原料制造乙醇，就值得包括美欧在内的玉米主产地学习。大约7吨玉米秸秆相当于4吨玉米原料，可产1吨乙醇，而且每吨成本比用粮食生产乙醇低1000元。项目年产6万吨乙醇时，可带动农民增收8000万元，户均增收230元以上。山西是玉米主产区之一，借鉴东平经验利用秸秆生产乙醇，不仅可避免秸秆就地焚烧的烟尘污染，也是发展循环经济、缓解能源紧缺、促进农民增收的好项目。

用玉米秸秆生产燃料乙醇，既有实用意义，亦有示范效应。正因为资源有限，所以人类更应该发挥聪明才智善用资源，而不仅是凭强权争夺资源，挥霍资源。循此思路，比秸秆生产乙醇更妙的

太大了 给你复制点吧

水稻秸秆纤维素发酵转化燃料乙醇的研究

摘要

我国水稻秸秆资源丰富，年产量达3亿多吨。利用水稻秸秆生产燃料乙醇，对

来我国能源问题、实现节粮代粮和环保有着巨大的潜力和广阔的应用前景。水稻秸

要成分是纤维素，对纤维素的利用最主要的限制性因素是将纤维素转化为可发酵还

解决的办法主要有两类途径:(l)提高纤维素酶生产的经济性，主要涉及纤维素酶高

获得及纤维素酶的生产技术，提高其合成效率以降低单位纤维素酶生产成本(2)提

素酶利用效率，主要涉及纤维素酶解催化过程，以降低单位可发酵还原糖生产成本

本研究从菌种的选育着手，研究了菌株的产酶特性，用响应面策略优化发酵培养基，

了SL发酵罐分批发酵生产高活力纤维素酶技术分离纯化了纤维素酶构建了代

二糖的酿酒酵母工程菌对酿酒酵母工程菌细胞固定化发酵进行了研究，利用二级

生物反应器祸合系统生物协同酶解水稻秸秆发酵生产燃料乙醇等。主要研究结果如

1.筛选到一株纤维素酶高产菌株(PenicilliumYT01)，原生质体紫外诱变后

变株YT02，YT02以水稻秸秆为碳源，豆饼粉和硫酸钱为氮源，在29”c，初始p

酵12Oh，纤维素酶活力达到最高，摇瓶发酵滤纸酶活(FPA)、CMC酶活(CMcas

葡萄糖昔酶活(CB)分别达3.86IU/mL、207.41IU/mL和l.4oIU/mL。

2.用响应面方法(RSM)优化的发酵培养基组成为:水稻秸秆为41.95留L，

为24.83g/L，数皮为22.16叭，困H4)2504、KHZpO4为4g/L，MgSO为0.sg/L起始

以优化的培养基发酵120h，滤纸酶活、cMc酶活和p一葡萄糖普酶活分别达到

IU/mL、357.41IU/mLand3.704IU/mL。远高于优化前的纤维素酶活水平。

3.在SL发酵罐中研究了温度、pH值和溶氧对菌体生长和产酶的影响，确定

发酵的工艺条件为:0一32h时发酵温度犯”C，溶氧70%犯h至1加h发酵结果发

29oc，溶氧50%，发酵液初始pH值6.0，发酵%h滤纸酶活、CMC酶活和p一葡

酶活分别达到11.13IU/mL、465.24IU/mLand4.08IU/mL，均高于摇瓶发酵水平，

酵动力学过程显示，突变菌YT02菌体生长和纤维素酶各组分均为部分祸联。

4.利用DEAEsephadexA一25和sephadexG一75分离纯化了二个内切葡

(CMCase)和一个p一葡萄糖营酶，CMCase纯化倍数为13.48，回收率为10.54%，

糖昔酶纯化倍数为18.62，回收率为8.62%，经SDS一PAGE得到单蛋白分子条带，

I

、沪’_心钳3卜“’门尸，..

量测定分别为73kDa、43kDa和57.8kDa，并对其进行了N端测序和质谱分析。

5.以生产乙醇性能优良的酿酒酵母菌株NAN一27作为工程菌株的受体菌。利用

能良好的多拷贝整合型载体pYMIKP，使纤维二糖代谢基因BGLI整合到酿酒酵母

体上。从而在酿酒酵母工业菌株中建立了稳定的纤维二糖代谢途径，拓展了酒精生

物利用范围，降低了纤维二糖对纤维素酶解的抑制作用。采用海藻酸钙凝胶包埋固

纤维二糖酿酒酵母工程菌，固定化细胞与游离细胞相比，发酵时间缩短，乙醇产率提

以上，并能有效地利用水稻秸秆水解液进行酒精发酵。

6.对水稻秸秆酶解过程中底物性质、酶解温度、酶解pH、底物浓度及纤维素

等关键因子进行了研究。由于YT02纤维素酶系中纤维二搪酶活力较低(CB/F队为

经稀酸稀碱预处理后的水稻秸秆纤维素对乙醇转化率仅为18%。采用代谢纤维二糖

母工程菌游离细胞发酵，可部分去除纤维二糖对酶解的抑制，水稻秸秆纤维素对乙

率可提高至20%。进一步利用采用海藻酸钙凝胶包埋固定代谢纤维二糖酿酒酵母工

酵，水稻秸秆纤维素对乙醇转化率可达26%。这方面的研究结果有助于深入了解纤

的协同降解机制。

7.将纤维原料的酶解、固定化代谢纤维二搪酿酒酵母工程菌的作用有机祸联，

新型的二级串联式生物反应器，在该反应器体系的协同作用下，可有效解除纤维二

萄糖对纤维素酶的反馈抑制作用，促进纤维原料水稻秸秆的酶水解，发酵40h，乙

达25.5留L，纤维素对乙醇的转化率达43.0%(纤维素对乙醇的理论转化率为56.61

是游离细胞同时糖化发酵(SSF)的1.65倍，生产效率达0.64留(Lh)。采用分批添料

酶解发酵工艺，可提高纤维底物的终浓度达250岁L，产物乙醇的终浓度66.51留L，

高了纤维素酶的利用率和乙醇生产效率，降低乙醇的生产成本。该反应器性能稳定

效率高，固定化细胞可以重复使用，便于自动化控制。

关键词:纤维素酶，水稻秸秆，酿酒酵母，燃料乙醇，串联式生物反应器

目录

摘要..............................................................……

ABSTRACT..........................................................……IH

第一章文献综述

l水稻秸秆资源及其降解方式............................................……l

1.1水稻秸秆的组成与结构..…，................................……，.……l

1.2水稻秸秆的预处理..................................................……3

1.2.1物理方法预处理水稻秸秆..........................................……3

1.2.2化学方法预处理水稻秸秆..........................................……3

1.2.3生物方法预处理水稻秸秆..........................................……4

1.3水稻秸秆纤维素的降解方式..........................................……4

1.3.1水稻秸秆的酸水解................................................……5

1.3.2水稻秸秆的酶水解................................................……5

2纤维素酶的性质与用途................................................……6

2.1纤维素酶的多酶体系................................................……6

2.2纤维素酶的分子结构................................................……7

2.3纤维素酶的作用机理................................................……9

2.4纤维素酶的分子量大小.............................................……10

2.5纤维素酶的最适反应条件与稳定性...................................……11

2.6纤维素酶的应用...................................................……H

3纤维素酶的生产.....................................................……12

3.1纤维素酶的生产菌种选育...........................................……12

3.2纤维素酶的生产...................................................……14

4水稻秸秆原料生物转化燃料乙醇.......................................……15

4.1燃料乙醇的优越性和使用现状.......................................……15

4.2水稻秸秆纤维素生物转化燃料乙醇的方法.............................……16

4.2.1分步水解发酵法生产燃料乙醇.....................................……16

4.2.2同步糖化发酵法生产燃料乙醇.....................................……16

i

4.2.3固定化细胞发酵生产燃料乙醇.....................................……17

4.3酉良酒酵母途径工程应用于燃料乙醇的生产.............................……17

5本研究的目的、意义和主要内容.......................................……19

5.1本研究的目的和意义...............................................……19

5.2本研究的思路和技术路线...........................................……20

5.3本研究的主要内容.................................................……21

第二章纤维素酶高产菌株的选育及产酶条件研究.........................……23

1材料与方法..........................................................……23

1.1材料.............................................................……23

1.1.1试剂与溶液配制.................................................……器

1.1.2菌种与菌种分离源...............................................……24

1.1.3培养基.........................................................……24

1.1.4主要仪器与设备.................................................……25

1.2方法.............................................................……25

1.2.1水稻秸秆的预处理...........................……，.，...........……25

1.2.2纤维素酶高产菌的分离与纯化.....................................……25

1.2.3纤维素酶高产菌的初步鉴定.......................................……25

1.2.4纤维素酶高产菌的原生质体紫外诱变...............................……25

1.2.5YTOZ产纤维素酶的液体发酵培养方法...............................……26

1.2.6不同预处理水稻秸秆的酶水解.....................................……27

1.2.7分析方法.......................................................……27

2结果与分析.........................................................……29

2.1不同预处理水稻秸秆的各组分含量...................................……29

2.2纤维素酶高产菌的分离与筛选.......................................……29

2.3纤维素高产菌YT01的菌种鉴定......................................……31

2.4纤维素酶高产菌YT01的原生质体紫外诱变............................……31

2.5液体发酵培养基成分与发酵条件对YT02产纤维素酶的影响..............……32

2.5.1不同碳源对YT02产酶的影响......................................……32

2.5.2不同预处理水稻秸秆对YT02产酶的影响............................……33

2.5.3不同氮源对YT02产纤维素酶的影响................................……34

ii

2.5.4微晶纤维素添加量对YT02产纤维素酶的影响........................……35

2.5.5不同无机盐对YT01产纤维素酶的影响..............................……35

2.5.6起始pH对YT01产纤维素酶的影响.................................……36

2.5.7装液量对YT02产纤维素酶的影响..................................……37

2.5.8转速对YT02产纤维素酶的影响....................................……37

2.5.9培养温度对YT02产纤维素酶的影响................................……38

2.5.10接种量对YT02产纤维素酶的影响.................................……39

2.5.n培养时间对YT02产酶的影响.....................................……40

2.6纤维素酶的酶学性质研究...........................................……41

2.6.1温度对纤维素酶各组分酶活的影响................................……41

2.6.ZPH对纤维素酶各组分酶活的影响..................................……41

2.7纤维素酶对不同预处理水稻秸秆的酶解试验...........................……42

3结论与讨论...............................................··········……4:l

3.1关于筛选出的纤维素酶高产菌株....................................……4:3

3.2纤维素酶生产菌的改造............................................……招

3.3青霉YT02产酶条件与酶学特性.....................................……44

第三章YT02产纤维素酶发酵培养基的优化研究..........................……45

1材料与方法....................................···.·················……45

1.1材料.............................................................……45

1.1.1试剂................................................·.·.·······……45

1.1.2供试菌种.......................................················……45

1.1.3培养基................................................·········……45

1.1.4主要仪器与设备.................................................……46

1.2方法.............................................................……4尽

1.2.1实验设计.............................................··········……46

1.2.2培养方法.............................................··········……46

1.2.3分析方法.......................................................……46

2结果与分析..............................................···········……47

2.1部分因子实验筛选发酵培养基的主要影响因子.........................……47

2.2最陡爬坡实验逼近发酵培养基最优点.................................……50

111

2.3中心组合设计优化YT02发酵培养基组成..............................……51

2.4发酵过程中PH、残余还原糖与纤维素酶变化的测定结果.................……59

3结论与讨论...................................……，...............……61

第四章YT02分批发酵产纤维素酶的研究................................……63

材料与方法.........................................................……63

.1材料.............................................................……63

.1.1试剂...........................................................……63

.1.2菌株...........................................................……63

.1.3培养基.........................................................……娜

.1.4主要仪器.......................................................……64

方法.....................·······……

.1用于分批发酵的种子培养.........……

.…64

.…64

1.2.2恒温分批发酵对YT02产纤维素酶的影响.............................……64

1.2.3变温分批发酵对YT02产纤维素酶的影响.............................……64

1.2.4溶氧量对YT02分批发酵产纤维素酶的影响...........................……64

1.2.5分段溶氧对YT02分批发酵产纤维素酶的影响.........................……65

1.2.6分析方法.......................................................……65

2结果与分析.........................................................……65

2.1发酵温度对YT02产纤维素酶的影响结果..............................……65

2.2变温发酵对YT02产纤维素酶的影响结果..............................……68

2.3溶氧对YT02产纤维素酶的影响结果..................................……69

2.4分段溶氧分批发酵对YT02产纤维素酶的影响结果......................……72

3结论与讨论.........................................................……73

第五章YT02产纤维素酶的分离纯化及酶学性质研究...........……

以U（b叮‘叮‘

（bt了叮‘叮‘

材料与方法…

.1材料.……

.1.1试验材料.

.1.2主要试剂.

....……76

.....……76

.3常用储备液及缓冲液....................................……

1.1.4主要仪器........................................................……78

1.2方法..............................................................……78

1.2.1蛋白质浓度的测定方法...........................................……78

1.2.2纤维素酶的分离纯化.............................................……79

1.2.3纤维素酶SDS一PAGE凝胶电泳纯化及酶相对分子量的测定..............……83

1.2.4酶蛋白的N端测序...............................................……85

1.2.5酶蛋白的质谱分析...............................................……86

2结果与分析.........................................................……87

2.1DEAE一SephadexA一25阴离子交换层析结果.............................……87

2.1.1层析收集管酶蛋白同洗脱缓冲液NaCI浓度的关系.....................……87

2.1.2层析收集管酶蛋白活性检测.......................................……88

2.25即hadexG一75分子筛凝胶过滤层析结果..............................……88

2.2.1SephadexG一75分子筛凝胶过滤层析分离酶蛋白......................……88

2.2.2分子筛凝胶过滤层析纤维素酶活测定结果...........................……88

2.3纤维素酶各纯化步骤纯化情况.......................................……89

2.4SDS一PAGE聚丙烯酸胺凝胶电泳.......................................……90

2.4.1SDS一PAGE聚丙烯酸胺凝胶电泳银染结果.............................……90

2.4.2纤维素酶分子量SDS一PAGE凝胶电泳测定结果........................……91

2.5酶蛋白的N端测序结果.............................................……91

2.6酶蛋白的质谱分析结果.............................................……93

3结论与讨论.........................................................……94

第六章酿酒酵母纤维二糖代谢途径的构建及其细胞固定化研究.............……96

材料和方法................................................·········……%

1材料.............................................................……96

1.1菌株和质粒.....................................................……96

1.2分子克隆用酶和试剂.............................................……96

1.3水稻秸秆水解液的制备...........................................……97

2方法.............................................................……98

2.1含纤维二糖酶基因(及咒1)的重组质粒pYMIKP一那艺了的构建方法.......……98

2.2酿酒酵母纤维二糖代谢途径的搭建方法.............................……99

1.2.3酿酒酵母工程菌细胞的固定化方法................................……101

1.2.4固定化酵母细胞发酵方法........................................……102

1.2.5分析方法......................................................……102

2结果与分析........................................................……103

2.1表达及范了基因的重组菌株的构建结果...............................……103

2.1.1目的基因及法了的获得...........................................……103

2.1.2含目的基因那Z了重组质粒的构建.................................……103

2.1.3酿酒酵母工业菌株NAN一27转化子的获得二，........................……104

2.1.4转化子NAN一28细胞纤维二糖酶活性测定结果.......................……1()4

2.2不同固定化条件对NAN一28细胞固定化的影响结果.....................……105

2.2.1不同溶剂对固定化细胞转化纤维二搪的测定结果......……，.......……105

2.2.2不同海藻酸钠浓度对固定化细胞凝胶特性的影响....................……l()5

2.2.3酵母包埋量对固定化细胞转化纤维二糖的影响结果..................……!06

2.3固定化细胞与游离细胞分批发酵实验结果............................……l()6

2.4固定化细胞重复分批发酵试验结果..................................……107

3结论与讨论........................................................……108

3.1酉良酒酵母纤维二糖代谢途径的构建.................................……108

3.2酿酒酵母工程菌细胞固定化.......................................……110

第七章串联式生物反应器转化水稻秸秆生产燃料乙醇的研究..............……112

材料与方法........................................................……112

l材料......................................……，..............……112

1.1试剂.........................................................……112

1.2菌种.........................................................……112

1.3主要仪器与设备...............................................……112

2方法...........................................................……112

2.1稻草粉的预处理................................................……112

2.2纤维素酶的制备................................................……113

2.3稻草粉的酶解糖化..............................................……113

2.4水稻秸秆生物转化燃料乙醇......................................……114

2.5测定方法......................................................……115

vi

2结果与分析........................................................……116

2.1不同预处理方法对水稻秸秆糖化效果的影响结果......................……116

2.2不同温度对水稻秸秆糖化效果的影响结果............................……116

2.3不同pH对稻草粉糖化效果的影响结果...............................……117

2.4不同加酶量对稻草粉糖化效果的影响结果............................……118

2.5不同底物浓度对稻草粉糖化效果的影响结果..........................……118

2.6水稻秸秆同步糖化发酵(SSF)结果.................................……119

2.7串联式反应器转化水稻秸秆生产乙醇................................……120

2.7.1固定化NAN一28细胞发酵生产燃料乙醇结果.........................……120

2.7.2串联式生物反应器的稳定性结果..................................……121

2.7.3分批添料式协同酶解发酵生产燃料乙醇结果........................……122

3结论与讨论......................................................··……122

3.1二级串联式生物反应器生产乙醇....................................……122

3.2分批添料式协同酶解发酵工艺......................................……123

3.3水稻秸秆资源的全利用............................................……123

第八章结论.....................................................……124

主要参考文献......................................................……126

英文缩写与主要符号表...............................................……146

本研究的特色与创新.................................................……147

发表与待发表的学术论文及成果.......................................……148

致谢............................................................……149

作者简介..........................................................……150

你要看哪部分？