产溶剂梭菌利用纤维素原料高效生产丁醇的研究毕业论文
2022-04-07 08:04
论文总字数：16092字
摘 要
丁醇作为清洁高效燃料，人们对它的期盼与需求与日俱增。而利用微生物发酵可以获得丁醇，这引起了人们的关注。生物丁醇可以通过ABE发酵来获得，所谓的ABE发酵，简而言之就是厌氧梭菌以糖类物质为底物发酵得到丙酮（Acetone）、丁醇（Butanol）、乙醇（Ethanol）等溶剂的一种发酵方式。本文结合拜氏梭菌利用底物范围广泛和丙酮丁醇梭菌丁醇高产的优势，探讨了利用玉米芯和甘蔗渣等木质纤维原料作为底物发酵生产丁醇的情况。本文深度探索了双菌分别在甘蔗渣和玉米芯稀酸水解液中的发酵生长情况，得出甘蔗渣作为最终选择目标。其次，考察了混菌发酵的不同接种时期：初始同步接菌、发酵产酸期接菌、发酵末期接菌对于菌株利用SBH生产丁醇的情况。最后，本文考察了一种高效生产ABE的发酵方式-固定化对利用水解液生产丁醇的情况考察。然而，由于固定化发酵可能产生毒素富集效应抑制了菌株的生长，并未得到预料的结果。
Abstract
Butanol as a clean fuel efficient, People's expectation and demand for it are increasing day by day. Butanol can be obtained by microbial fermentation, this caused the attention of people. Biobutanol can be obtained by ABE fermentation, the so-called ABE fermentation, in a nutshell is anaerobic Clostridium to carbohydrates as fermentation substrate obtained acetone, butanol, ethanol, ABE fermentation. This paper uses Clostridium beijerinckii substrate utilization range more widely, can use corn or sugar cane residue and other biomass material as a fernentation feedstock for the prodction of butanol. This paper explores the conditions of fermentation: the methods of fermentation, the time of inoculation of C. beijerinckii M3. Although the immobilized fermentation can enhance the productivity and yield of butanol, the toxin may also get the accumulation on the material of the immobilization, which significantly inhibited the growth of the strains.
目录
第一章 文献综述 1
1.1 丁醇的性质与用途 1
1.1.1 丁醇的性质 1
1.1.2 丁醇的用途 1
1.2 丁醇的生物合成途径 1
1.3生物法制备丁醇的研究进展 3
第二章：常温常压等离子体诱变及高通量技术选育丁醇生产菌株 7
2.1材料与方法 7
2.1.1出发菌株 7
2.1.2实验试剂 7
2.1.3实验仪器 8
2.2诱变 9
2.3菌株筛选 9
2.4产物检测方法 9
第三章 利用廉价纤维原料发酵生产丁醇研究 12
3.1碳源的选取 12
3.1.1稀酸水解液的制备 12
3.1.2 DNS制备 13
3.1.3稀酸水解液总还原糖的测定（DNS法） 14
3.1.4 稀酸水解液的选取 14
3.2 混菌发酵中M3不同接菌时期考察 18
3.3 补糖对利用SBH发酵的影响 19
第四章 总结与展望 21
参考文献 22
致谢 24
第一章 文献综述
1.1 丁醇的性质与用途
1.1.1 丁醇的性质
丁醇为四碳原子的醇类，分子式C4H9OH，为无色透明液体，带有毒性，有刺激性气味和麻醉作用，相对密度为0.8109，沸点为117.7℃，熔点为-90.2℃，燃点365℃，微溶于水，溶于有机溶剂。
1.1.2 丁醇的用途
现如今丁醇是一种极具潜力的新型生物燃料，虽然乙醇作为燃料已被大众所熟知并且广泛运用，但是丁醇具有比乙醇更好的性能，比如热值比乙醇高，腐蚀性弱，
比乙醇更加抗爆，能与汽油以任意比混合，在塑料行业与食品行业应用更广，其性质如表1-1。
表1-1 丁醇与汽油，乙醇的性质比较
性质 | 汽油 | 丁醇 | 乙醇 |
沸点/ oC | 27-222 | 117.7 | 78.4 |
汽化热 /KJ·Kg-1 | 0.36 | 0.43 | 0.92 |
研究法辛烷值RON | 91-99 | 96 | 129 |
马达辛烷值MON | 81-89 | 78 | 102 |
能源浓度/ MJ·L-1 | 32 | 29.2 | 19.6 |
空气燃油比/ Kg·Kg-1 | 14.6 | 11.2 | 9.0 |
20oC密度/ Kg·L-1 | 0.715 | 0.81 | 0.79 |
20oC运动粘度/ mm2·s-1 | 0.4-0.8 | 3.64 | 1.52 |
1.2 丁醇的生物合成途径
传统的ABE发酵，使用较多的菌种为丙酮丁醇梭菌Clostridium acetobutylicum、和拜氏梭菌Clostridium beijerinckii两种。其中丙酮丁Clostridium acetobutylicum相对而言具有较强的淀粉酶活力，更能适应玉米或谷
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