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农作物秸秆的综合利用

作　者: 韩学凤
导　师: 张鹏
学　校: 北京化工大学
专　业: 生物化工
关键词: 农作物秸秆机械预处理制浆脱木素膳食纤维低聚木糖酒精
分类号: X705
类　型: 硕士论文
年　份: 2003年
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引　用: 6次
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内容摘要

本课题研究开发一种新的农作物秸秆分离技术,经处理粉碎后的秸秆分为两部分,一部分是粗纤维部分,可用来制作可降解的一次性餐具、工业包装材料、纤维板、轻体建材等纤维制品的原料;另一部分是细小纤维部分,其中的粗纤维含量已大大降低,木质素含量更是微乎其微,而且这部分的粗纤维状态也易于被微生物作用,可采用微生物固态发酵技术转化成生物蛋白饲料,或制成生物肥料、功能性食品等,提高其利用价值。此技术避开了目前还难以解决的将植物纤维素完全采用生物法转化利用的难点,从而将大量的可再生的植物纤维素资源合理的充分的加以利用。试验确定了机械法预处理秸秆的适宜条件,在此处理条件下得到的粗纤维部分纤维长度比较适中,既有一定的强度,又有一定的打浆度。粗纤维部分利用过氧化氢和二氧化氯进行脱木质素的试验,通过比较木质素脱除率,确定了最适宜反应条件,经H2O2和ClO2脱木质素后,白度和打浆度均有不同程度的提高。经中国制浆造纸研究院测试表明:此稻草制机械浆进一步磨浆后可以用来生产包装材料,而与废旧纸箱配抄瓦楞原纸从技术上也是可行的,某些因素还需要进一步研究查找其规律。为了提高细小纤维部分的利用价值,试验中利用细小纤维部分来制备附加值较高的膳食纤维和低聚木糖,确定了制备膳食纤维和化学法制备低聚木糖的最佳条件。在此条件下,膳食纤维得率为54.19%,低聚木糖含量达21.44%。试验中筛对酶法生产低聚木糖的条件也进行了研究,筛选到一株木聚糖酶生产菌株,并对该菌株产酶培养基进行了优化,酶活最高达1.4605 Iu/ml。对细小纤维部分用纤维素酶产生菌与酵母混合发酵生产酒精的试验表明细小纤维部分固体发酵生产酒精的是可行的,但由于固体发酵的可重复性较差,使试验误差增大,最佳条件还需要进一步研究。

全文目录

第一章文献综述  13-30
  1.1 前言  13
  1.2 植物纤维素原料的预处理  13-16
    1.2.1 物理法处理  14
    1.2.2 化学处理  14-15
    1.2.3 蒸爆处理  15
    1.2.4 生物降解  15-16
  1.3 秸秆的机械法制浆  16-20
    1.3.1 脱木质素的意义和方法  16-17
    1.3.2 化学法脱木质素  17-19
    1.3.3 生物法漂白脱木素  19
    1.3.4 电化学方法降解木质素  19-20
  1.4 低聚木糖  20-22
    1.4.1 低聚木糖概述  20
    1.4.2 木低聚糖研究概况  20-22
  1.5 膳食纤维  22-26
    1.5.1 膳食纤维的化学组成与化学结构  22
    1.5.2 膳食纤维的物化特性  22-23
    1.5.3 膳食纤维的生理功能特性  23-24
    1.5.4 膳食纤维的制备  24-26
  1.6 农林废弃物生产酒精研究进展  26-29
    1.6.1 菌种  27-28
    1.6.2 发酵工艺  28-29
  1.7 本课题的研究方向  29-30
第二章秸秆预处理及秸秆浆制备  30-42
  2.1 前言  30-31
  2.2 材料与方法  31-33
    2.2.1 实验材料  31
    2.2.2 实验方法  31-33
    2.2.3 纸浆打浆度的测定  33
    2.2.4 纸浆白度的测定  33
    2.2.5 纸浆木质素含量的测定  33
    2.2.6 过氧化氢浓度的标定  33
    2.2.7 稻草制机械浆和配抄瓦楞原纸技术的研究  33
  2.3 结果与讨论  33-40
    2.3.1 秸秆的机械预处理  34
    2.3.2 秸秆机械浆的漂白脱木素研究  34-37
    2.3.3 H2O2和ClO2漂白脱木素后打浆度值  37-38
    2.3.4 H2O2和ClO2漂白脱木素后白度值  38
    2.3.5 稻草制机械浆和配抄瓦楞技术的研究  38-40
  2.4 纸浆废液COD值的测量与分析  40-41
  2.5 结论  41-42
第三章化学法制备功能性食品  42-49
  3.1 前言  42
  3.2 材料与方法  42-44
    3.2.1 实验材料  42
    3.2.2 膳食纤维、半纤维素的分离方法  42-43
    3.2.3 低聚木糖的制备  43-44
    3.2.4 低聚木糖的分析  44
    3.2.5 H2O2剩余量的分析  44
    3.2.6 样品中有机磷农药残留检测  44
    3.2.7 重金属Pb、Cd、As检测  44
  3.3 结果与讨论  44-48
    3.3.1 膳食纤维和木聚糖提取的正交实验  44-45
    3.3.2 低聚木糖制备的正交实验  45-47
    3.3.3 低聚木糖的分析  47
    3.3.4 有机磷农药残留和重金属检测结果  47-48
  3.4 结论  48-49
第四章酶法制备功能性食品-低聚木糖  49-57
  4.1 前言  49
  4.2 材料与方法  49-51
    4.2.1 菌种的分离与纯化  49-50
    4.2.2 试剂  50
    4.2.3 木聚糖的制备  50
    4.2.4 木聚糖酶的制备  50
    4.2.5 木聚糖定向酶水解  50
    4.2.6 木聚糖酶活力测定  50-51
    4.2.7 低聚木糖的分析  51
  4.3 结果与讨论  51-56
    4.3.1 菌种筛选  51-52
    4.3.2 产酶培养基的优化  52-53
    4.3.3 产酶时间曲线  53-54
    4.3.4 木聚糖酶降解木聚糖  54-56
  4.4 结论  56-57
第五章纤维素发酵生产酒精  57-64
  5.1 前言  57
  5.2 材料与方法  57-59
    5.2.1 菌种  57
    5.2.2 试剂  57-58
    5.2.3 培养基及培养条件  58
    5.2.4 分析测定方法  58-59
  5.3 结果与讨论  59-63
    5.3.1 纤维素酶产生菌的选取  59
    5.3.2 黑曲霉发酵天数与培养基中还原糖含量的关系  59-60
    5.3.3 黑曲霉发酵酒精实验  60
    5.3.4 木霉发酵天数与还原糖量的关系  60-61
    5.3.5 木霉发酵3天后接入酵母发酵的天数与OD值的关系  61-62
    5.3.6 酵母发酵正交实验  62-63
  5.4 结论  63-64
第六章结论  64-66
第七章建议及进一步的工作设想  66-67
致谢  67-68
参考文献  68-73
附录1  73-75
附录2  75-76
附录3  76
附录4  76-77
附录5  77-78
附录6  78-80
附录7  80-81
附录8  81-82
附录9  82-84
研究生期间发表的论文  84

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