开题报告-生物预处理秸秆转化能源的初步研究

毕业设计/论文开题报告课题名称生物预处理秸秆转化能源的初步研究院系专业班生物工程0901班姓名评分指导教师XXXXXXXXXXX毕业设计开题报告撰写要求1.开题报告主要内容1）课题设计的目的和意义；2）课题设计的主要内容；3）设计方案；4）实施计划。5）主要参考文献：不少于5篇，其中外文文献不少于1篇。2．撰写开题报告时，所选课题的课题名称也不得多于25个汉字，课题设计份量要适当，设计中必须是自己的设计内容。3.开题报告的字数不少于2000字（艺术类专业不少于1000字），格式按《华中科技大学武昌分校本科毕业设计/论文撰写规范》的要求撰写。4.指导教师和责任单位必须审查签字。5．开题报告单独装订，本附件为封面，后续表格请从网上下载并用A4纸打印后填写。6.此开题报告适用于全校各专业，部分特殊专业需要变更的，由所在系在基础上提出调整方案，报学校审批后执行。1XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX学生毕业设计开题报告学生姓名学号专业班级系别指导教师职称课题名称生物预处理秸秆转化能源的初步研究1课题研究的目的和意义1.1目的预处理技术是纤维质乙醇生产的主要技术瓶颈之一，生物预处理技术因具有低能耗和环境友好的优势而受到广泛关注。白腐菌是目前已知的降解木质素最强的微生物.但白腐菌直接对秸秆进行预处理所得到的糖化率和乙醇的产量并不高，为了显著提高白腐菌预处理秸秆所得的糖化率，对白腐菌预处理秸秆的条件进行了优化，通过改变它的培养温度、培养时间、是否通氧以及培养基中K、Mn、Ca、Cu等离子的添加，采用分光光度计计算测定其糖化率，得到优化的因子为28℃温度条件下培养4周，通氧，添加低浓度Mn离子，提供更高的培养基湿度。1.2意义纤维乙醇作为一种可再生的替代能源，越来越受到重视，纤维素预处理技术对纤维素资源的利用及乙醇生产成本的控制起着重要作用。与物理方法和化学方法相比，生物预处理可实现温和条件下有效减弱生物质抗性、提高生物质转化效率。而白腐菌是目前已知的降解木质素最强的微生物，白腐菌预处理秸秆优化条件的筛选就显得尤为重要。2课题研究的主要内容2.1设计主要内容前期研究通过对自然界微生物天然腐朽过程的模拟和改造，建立了一个可用于秸秆转化乙醇、油脂等生物能源的仿生预处理系统，该系统的处理效率是目前同类报道中最高的。本研究对这一系统进一步优化，扩展该预处理系统的原料范围及增强系统稳定性，为其工业化应用奠定基础。主要研究内容包括：（1）开放条件下生物预处理研究；（2）生物预处理体系稳定性的研究；（3）影响生物预处理稳定性的主要因素。22.2设计路线2.3因子的选择根据对白腐菌生长和其降解木质素的酶的影响因子中选取了温度、氧气、湿度、麸皮、酵母、Cu、Fe、K、Mn、Zn、Ca和Mg作为供选因子,通过测定糖化率、酶活以及不同条件处理后秸秆的组分进行分析比较以筛选出最优的条件。3研究方法3.1菌株的活化与制备（1）菌株活化：取出保存的PDA菌种，挑出一块置于平板上，28℃培养3至4天，备用。（2）液体种子制备：用灭菌后的接种针挑取2-3小块活化的菌种，置于PDB培养基中，28℃下，150r/min摇床培养6d，备用。3.2不同温度条件下预处理秸秆将制好的液体种子吸去PDB上清液，用无菌接种管吸取2ml菌球均匀的洒在已准备好的玉米秸秆固体接种体培养基上。将三角瓶封口，分别于28℃，32℃，,37℃环境下培养。每个温度放置6瓶。氧气的培养瓶（磨口瓶，连有磨口三通管，用封口膜封闭）放在28℃环境下，每三天通氧一次，每次10min。3.3取样分别于培养后的2,4,6周取出样品进行烘干酶解糖化及后续试验。4.4生物质酶解糖化白腐菌处理后的秸秆于60℃烘箱烘72h，称取并计算其质量损失。用两种方法对其进行酶解。白腐菌菌种白腐菌液体种不同因子处理的培养基定时取样分析糖化率升高糖化率降低木质素降解升高，纤维素降解降低木质素降解升高，纤维素降解升高目标因子活化接种培养分析测定33.4生物质酶解糖化白腐菌处理后的秸秆于60℃烘箱烘72h，称取并计算其质量损失。3.5还原糖测定DNS法[2]，具体方法为：取1.5ml适当稀释的待测液，加入2mlDNS，沸水浴反应10min后迅速流水冷却以终止反应,于540nm测定吸光值，根据样品吸光值及葡萄糖标准曲线计算样品中还原糖含量。同时设1.5ml蒸馏水与2mlDNS的空白对照。以葡萄糖为参照制作标准曲线：取11支螺口具塞试管，分别加入0、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1.0ml葡萄糖标准溶液（0.5mg/ml），用蒸馏水补足至1.5ml，加入2mlDNS，沸水浴反应10min后迅速流水冷却以终止反应，于540nm测定吸光值。以吸光值为横坐标、葡萄糖浓度为纵坐标制作葡萄糖标准曲线。3.6木质素含量的测定参考Goering和VanSoest法测定固体生物质样品中纤维素与半纤维素含量，纤维素为72%硫酸消化的部分，半纤维素为中性洗涤纤维NDF与酸性洗涤纤维ADF含量之差；参考美国可再生能源实验室（NREL）方法测定酸不溶木质素、酸溶木质素（acidsolublelignin，ASL）及酸不溶灰分含量，木质素含量为AIL与ASL之和。4实施计划毕业设计共为16周，具体时间进度计划如表4-1所示：表4-1时间进度计划表时间工作内容第1-2周选题、外文文献翻译相关资料准备第3-4周查阅文献，撰写开题报告并完成答辩，完成外文翻译第4-5周掌握课题涉及的方法与操作，根据实验要求粉碎大量秸秆、制备白腐菌液体种第6-9周开放条件下生物预处理研究第9-14周生物预处理体系稳定性及主要影响因素研究第15周整理分析数据。完成毕业论文初稿，修改完成定稿第16周答辩资料审查，进行毕业设计/论文答辩45主要参考文献[1]王宜磊，孙迅，邓振旭.木素生物降解研究进展.微生物学杂志，1998，18(1)：48-51.[2]徐海娟，梁文芷.白腐菌降解木素酶系及其作用机理.环境污染治理技术与设备，2000，1(3)：51-54.[3]武书彬，李梦实.麦草酶解-温和酸解木质素的化学结构特性研究.林产化学与工业，2006，26(1)：104-108.[4]LiliSong.ThepromotingeffectsofmanganeseonbiologicalpretreatmentwithIrpexlacteusandenzymatichydrolysisofcornstover.BioresourceTechnology.2000,27(4):5-8[5]Yu,HB.FungalTreatmentofCornstalksEnhancestheDelignificationandXylanLossDuringMildAlkalinePretreatmentandEnzymaticDigestibilityofGlucan.BioresourceTechnology,2010,17(101):6728-6734.[6]陈洪章.纤维素生物技术.北京：化学工业出版社，2005.[7]BettsWB,DartRK,BallAS,etal.Biosynthesisandstructureoflignocellulose.in:BettsWB(ed.).Biodegradation:NaturalandSyntheticMaterials.Berlin,Germany:pringer-Verlag,1991.139-155.[8]杨亚楠，陈亚松，杨敏.利用白腐菌生物预处理强化秸秆发酵产甲烷研究.农业环境科学学报，2007，26(5)：1968-1972.[9]DanielCullen.Recentadvancesonthemoleculargenetic.Jour-nalofBiotechnology,1997,53(2-3):273-289.[10]BlanchetteRA.Areviewofmicrobialdeteriorationfoundinarchaeologicalwoodfromdifferentenvironments.InternationalBiodeterioration.2000,46(3):189-214.[11]刘仁庆.纤维素的化学基础.北京：科学出版社，1985.[12]高洁，汤烈贵.高分子科学丛书,纤维素科学.北京：科学出版社，1996.[13]李雄彪，张金忠.纤维素的化学结构和生理功能.植物学通报，1994,11(1):27-33.[14]HildenL,JohanssonG.Recentdevelopmentsoncellulasesandcarbohydratebindingmoduleswithcelluloseaffinity.LettersinBiotechnology,2004,26(2):1683-1693.[15]TommeP,GilkesNR.Cellulosehydrolysisbybacteriaandfungi.AdvancesinMicrobialPhysiology,1995,(3):71-81.5（此表由学生填写，指导教师、答辩小组、教研室、院系签署意见）指导教师意见指导教师签字：年月日答辩小组意见：组长签字：年月日教研室审查意见：教研室负责人签字：年月日院系审查意见：院系负责人签字：（公章）年月日