1、畢業設計/論文開 題 報 告課 題 名 稱 生物預處理秸稈轉化能源的初步研究院 系 專 業 班 生物工程0901班 姓 名 評 分 指 導 教 師 XXXXXXXXXXX畢業設計開題報告撰寫要求1. 開題報告主要內容1）課題設計的目的和意義；2）課題設計的主要內容；3）設計方案；4）實施計劃。 5）主要參考文獻：不少于5篇，其中外文文獻不少于1篇。2撰寫開題報告時，所選課題的課題名稱也不得多于25個漢字，課題設計份量要適當， 設計中必須是自己的設計內容。3. 開題報告的字數不少于2000字（藝術類專業不少于1000字），格式按華中科技大學武昌分校本科畢業設計/論文撰寫規范的要求撰寫。4. 指導

2、教師和責任單位必須審查簽字。5開題報告單獨裝訂，本附件為封面，后續表格請從網上下載并用A4紙打印后填寫。6. 此開題報告適用于全校各專業，部分特殊專業需要變更的，由所在系在基礎上提出調整方案，報學校審批后執行。XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX學生畢業設計開題報告學 生 姓 名學 號專業班級系別指導教師職稱 課題名稱生物預處理秸稈轉化能源的初步研究1 課題研究的目的和意義1.1 目的預處理技術是纖維質乙醇生產的主要技術瓶頸之一，生物預處理技術因具有低能耗和環境友好的優勢而受到廣泛關注。白腐菌是目前已知的降解木質素最強的微生物.但白腐菌直接對秸稈進行預處理所得到的糖化率和乙醇的產量并不高

3、，為了顯著提高白腐菌預處理秸稈所得的糖化率，對白腐菌預處理秸稈的條件進行了優化，通過改變它的培養溫度、培養時間、是否通氧以及培養基中K、Mn、Ca、Cu等離子的添加，采用分光光度計計算測定其糖化率，得到優化的因子為28溫度條件下培養4周，通氧，添加低濃度Mn離子，提供更高的培養基濕度。1.2 意義纖維乙醇作為一種可再生的替代能源，越來越受到重視，纖維素預處理技術對纖維素資源的利用及乙醇生產成本的控制起著重要作用。與物理方法和化學方法相比，生物預處理可實現溫和條件下有效減弱生物質抗性、提高生物質轉化效率。而白腐菌是目前已知的降解木質素最強的微生物，白腐菌預處理秸稈優化條件的篩選就顯得尤為重要。2

4、 課題研究的主要內容2.1 設計主要內容 前期研究通過對自然界微生物天然腐朽過程的模擬和改造，建立了一個可用于秸稈轉化乙醇、油脂等生物能源的仿生預處理系統，該系統的處理效率是目前同類報道中最高的。本研究對這一系統進一步優化，擴展該預處理系統的原料范圍及增強系統穩定性，為其工業化應用奠定基礎。主要研究內容包括：（1）開放條件下生物預處理研究；（2）生物預處理體系穩定性的研究；（3）影響生物預處理穩定性的主要因素。2.2 設計路線培養接種活化白腐菌菌種白腐菌液體種不同因子處理的培養基定時取樣分析測定 糖化率降低糖化率升高分析木質素降解升高，纖維素降解降低木質素降解升高，纖維素降解升高目標因子2.3

5、因子的選擇 根據對白腐菌生長和其降解木質素的酶的影響因子中選取了溫度、氧氣、濕度、麩皮、酵母、Cu、Fe、K、Mn、Zn、Ca和Mg作為供選因子,通過測定糖化率、酶活以及不同條件處理后秸稈的組分進行分析比較以篩選出最優的條件。3 研究方法3.1 菌株的活化與制備 （1）菌株活化：取出保存的 PDA 菌種，挑出一塊置于平板上，28培養3至4天，備用。 （2）液體種子制備：用滅菌后的接種針挑取2-3小塊活化的菌種，置于PDB培養基中，28下，150 r/min搖床培養6d，備用。3.2 不同溫度條件下預處理秸稈 將制好的液體種子吸去PDB上清液，用無菌接種管吸取2ml菌球均勻的灑在已準備好的玉米秸

6、稈固體接種體培養基上。將三角瓶封口，分別于28，32，,37環境下培養。每個溫度放置6瓶。氧氣的培養瓶（磨口瓶，連有磨口三通管，用封口膜封閉）放在28環境下，每三天通氧一次，每次10min。3.3 取樣 分別于培養后的2,4,6周取出樣品進行烘干酶解糖化及后續試驗。4.4 生物質酶解糖化白腐菌處理后的秸稈于60烘箱烘72h，稱取并計算其質量損失。用兩種方法對其進行酶解。（1） 取0.160 g預處理后烘干的秸稈粉末，加入制好的纖維素酶液 8ml，使固液比例達到1:50，于50酶解72 h，轉速100r/min。酶解后用定性濾紙過濾，棄濾渣，濾液用于測定還原糖含量。（2） 按0.160g乘以相應

7、樣品的質量損失稱取秸稈粉末，加入制好的纖維素酶液 8ml，使固液比例達到1:50，于50酶解72 h，轉速100r/min。酶解后用定性濾紙過濾，棄濾渣，濾液用于測定還原糖含量。4.5 還原糖測定DNS法22，具體方法為：取1.5 ml適當稀釋的待測液，加入2 ml DNS，沸水浴反應10 min后迅速流水冷卻以終止反應，于 540 nm測定吸光值，根據樣品吸光值及葡萄糖標準曲線計算樣品中還原糖含量。同時設1.5 ml蒸餾水與2 ml DNS的空白對照。以葡萄糖為參照制作標準曲線：取11支螺口具塞試管，分別加入0、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1.0

8、ml葡萄糖標準溶液（0.5 mg/ml），用蒸餾水補足至1.5 ml，加入2 ml DNS，沸水浴反應10 min后迅速流水冷卻以終止反應，于540 nm測定吸光值。以吸光值為橫坐標、葡萄糖濃度為縱坐標制作葡萄糖標準曲線。4.6 木質纖維素含量測定3.4 生物質酶解糖化 白腐菌處理后的秸稈于60烘箱烘72h，稱取并計算其質量損失。3.5 還原糖測定 DNS法2，具體方法為：取1.5 ml適當稀釋的待測液，加入2 ml DNS，沸水浴反應10 min后迅速流水冷卻以終止反應,于540nm測定吸光值，根據樣品吸光值及葡萄糖標準曲線計算樣品中還原糖含量。同時設1.5ml蒸餾水與2 ml DNS的空白

9、對照。以葡萄糖為參照制作標準曲線：取11支螺口具塞試管，分別加入0、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1.0 ml葡萄糖標準溶液（0.5 mg/ml），用蒸餾水補足至1.5 ml，加入2mlDNS，沸水浴反應10 min后迅速流水冷卻以終止反應，于540nm測定吸光值。以吸光值為橫坐標、葡萄糖濃度為縱坐標制作葡萄糖標準曲線。3.6 木質素含量的測定 參考Goering和 Van Soest 法測定固體生物質樣品中纖維素與半纖維素含量，纖維素為72%硫酸消化的部分，半纖維素為中性洗滌纖維NDF與酸性洗滌纖維 ADF含量之差；參考美國可再生能源實驗室（NREL

10、）方法測定酸不溶木質素、酸溶木質素（acid soluble lignin，ASL）及酸不溶灰分含量，木質素含量為 AIL 與 ASL之和。4 實施計劃 畢業設計共為16周，具體時間進度計劃如表4-1所示：表4-1 時間進度計劃表 時 間 工 作 內 容第1-2周選題、外文文獻翻譯相關資料準備第3-4周查閱文獻，撰寫開題報告并完成答辯，完成外文翻譯第4-5周掌握課題涉及的方法與操作，根據實驗要求粉碎大量秸稈、制備白腐菌液體種第6-9周開放條件下生物預處理研究第9-14周生物預處理體系穩定性及主要影響因素研究第15周整理分析數據。完成畢業論文初稿，修改完成定稿第16周答辯資料審查，進行畢業設計/

11、論文答辯5 主要參考文獻1 王宜磊，孫迅，鄧振旭.木素生物降解研究進展.微生物學雜志，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機理.環境污染治理技術與設備， 2000，1(3)：51-54.3 武書彬，李夢實.麥草酶解-溫和酸解木質素的化學結構特性研究.林產化學與工業，2006，26(1)：104-108.4 Lili Song. The promoting effects of manganese on biological pretreatment with Irpex lacteus and enzymatic hydrolysis of corn

12、 stover. Bioresource Technology. 2000,27(4):5-85 Yu, HB. Fungal Treatment of Cornstalks Enhances the Delignification and Xylan Loss During Mild Alkaline Pretreatment and Enzymatic Digestibility of Glucan. Bioresource Technology, 2010, 17 (101): 6728-6734.6 陳洪章.纖維素生物技術.北京：化學工業出版社，2005.7 Betts WB, Dar

13、t RK, Ball AS, et al. Biosynthesis and structure of lignocellulose. in: Betts WB (ed.). Biodegradation: Natural and Synthetic Materials. Berlin, Germany: pringer-Verlag, 1991.139-155.8 楊亞楠，陳亞松，楊敏.利用白腐菌生物預處理強化秸稈發酵產甲烷研究.農業環境科學學報，2007，26(5)：1968-1972.9 Daniel Cullen. Recent advances on the molecular ge

14、netic. Jour-nal of Biotechnology, 1997,53(2-3):273-289.10 Blanchette R A. Areviewofmicrobial deterioration found in archaeological wood from different environments.International Biodeterioration. 2000,46(3):189-214.11 劉仁慶.纖維素的化學基礎.北京：科學出版社，1985.12 高潔，湯烈貴.高分子科學叢書,纖維素科學.北京：科學出版社，1996.13 李雄彪，張金忠.纖維素的化學結構和生理功能.植物學通報，1994,11(1):27-33.14 Hilden L,Johansson G. Recent developments on cellulases and carbohydrate binding modules with cellulose affinity. Letters in Biotechnology, 2004, 26 (2):1683-1693.15 T