甘蔗浆酶解产糖工艺优化的研究开题报告

 2021-08-08 10:57:54

1. 研究目的与意义

随着化石资源的日益枯竭,国际油价的节节攀升,作为替代性能源化学品生物乙醇的生产需求也日益凸现。

我国土地资源稀缺,农业用地有限,大规模利用农业粮食生产生物乙醇必然导致粮食供应紧张,不符合中国国情。

农林废弃物中存在大量的木质纤维素成分,采用生物技术将纤维原料降解成可发酵的葡萄糖,进一步发酵生产乙醇,对开发新能源和环境保护等方面具有重要意义。

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2. 国内外研究现状分析

燃料乙醇是源于可再生生物质的重要能源之一 ,许多国家都在加强相关领域研究 ,并陆续制定了研发计划如:2007年 ,美国能源部拨款3185亿美元支持6家纤维素乙醇生产企业;欧盟委员会提出到2002年运输燃料的20 %将用燃料乙醇等替代[7]当前 ,乙醇生产的主要原料为蔗糖和淀粉 ,2006年该类乙醇的产量约为416 107m3 地球上最丰富的可再生资源 ,全球每年通过光合作用产生的植物约10 000亿吨 ,为避免与人争粮 ,木质纤维素将成为燃料乙醇生产最具潜力的原料近年来 ,有关纤维素酶法水解研究非常活跃 ,这一领域已取得许多新的进展.作者在大量文的基础上 ,对纤维素酶解过程中原料的预处理、酶解机理、酶解工艺等作一综述. 在以木质纤维素为原料生产乙醇的研究开发领域中, 稀酸水解被认为是最容易实现商业化生产的工艺,实际上, 物理、化学和生物方法( 酶法) 的结合对木质纤维素预处理, 可能会得到较好的效果。

对木质纤维素稀酸水解, 可得到以葡萄糖和木糖为主的可发酵糖[8]关于纤维素酶降解纤维素一直受到欧美、日本等发达国家的高度重视,特别是近年来,纤维素酶基因克隆技术、固定化酶技术及微生物发酵技术等新技术的应用,使得在纤维素的生物降解方面取得长足的进展,工业化应用已日趋成熟。

目前,国内在这方面的研究也处于方兴未艾的阶段,所以通过酶法转化纤维素资源具有深刻的社会意义。

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3. 研究的基本内容与计划

(1) 原料分析

(2) 纤维素酶酶解秸秆汽爆渣历程(纤维素浓度)

(3) 辅助水解效果的体系优化。(辅助物种类-蛋白胨;酵母膏;peg;tween;盐种类 -fecl3,alcl3,cucl2,zncl2,nac);

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4. 研究创新点

把地球上最丰富的可再生资源木质纤维素降解后加以利用多年来一直是人们研究的热点, 寻找高催化活性、 低成本的木质纤维素酶则是这个领域的研究难题之一。细菌和真菌中都存在有复杂的木质纤维素酶水解系统,虽然其水解微晶纤维素的能力非常强,但是由于其复合物的分子量十分巨大,并且单个组份又不具有水解微晶纤维素的能力,所以人们试图从其他物种中寻找更符合工业应用以及更具有应用前景的木质纤维素酶。白蚁作为一种重要的蚀木性害虫, 在长期的进化过程中, 形成了独特的木质纤维素降解机制。白蚁靠自身分泌的木质纤维素酶和体内外的共生微生物的帮助,可以高效地降解木质纤维素。目前, 国内对白蚁及其共生微生物体内的木质纤维素酶已经进行了大量的研究,克隆了多个编码纤维素酶、漆酶的基因并成功进行了异源表达。随着对木质纤维素酶研究的不断深入,以及生物化学、分子生物学、生物信息学以及基因工程等多种交叉学科的快速发展,不久的将来一定会获得适合工业生产的高比活力的木质纤素酶。

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