纖維素生物技術(shù)

內(nèi)容概要

　 《纖維素生物技術(shù)(第2版)》第一版自2005年出版以來，纖維素生物技術(shù)發(fā)展迅速，研究領(lǐng)域進(jìn)一步擴(kuò)展。為此，作者陳洪章結(jié)合自身工作，總結(jié)國內(nèi)外研究進(jìn)展，編寫了第二版。新版體現(xiàn)了下列特色：　　對各章節(jié)內(nèi)容進(jìn)行了改編、更新和增補(bǔ)；　　新版體現(xiàn)了作者近年來在纖維素生物技術(shù)研究中的新思路、新方法和新進(jìn)展；　　提出了天然纖維素“原料初級煉制”、“組分分離”、“分層多級利用”、“選擇性結(jié)構(gòu)拆分”等新思路?！　　独w維素生物技術(shù)（第2版）》可供從事纖維素科學(xué)研究、教學(xué)的科技人員及研究生閱讀，也可為從事農(nóng)業(yè)資源利用和產(chǎn)業(yè)開發(fā)的科技人員和管理人員提供參考。

作者簡介

陳洪章，中科院過程工程所研究員、博士生導(dǎo)師，生化工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副主任，國家“973”項(xiàng)目首席科學(xué)家。主要致力于纖維素生物技術(shù)研究，以新型固態(tài)發(fā)酵和原料組分分離為核心，充分吸收分子生物學(xué)和工業(yè)生態(tài)學(xué)的新思路，研究生態(tài)生化工程的學(xué)科基礎(chǔ)和關(guān)鍵技術(shù)平臺問題。

書籍目錄

第1章 纖維素生物技術(shù)概述1.1 天然纖維素原料定義1.2 木質(zhì)纖維素資源特點(diǎn)1.2.1 原料組成結(jié)構(gòu)復(fù)雜性1.2.2 原料組織結(jié)構(gòu)不均一性1.3 纖維素生物技術(shù)開發(fā)研究的意義1.3.1 在自然界物質(zhì)循環(huán)中的作用1.3.2 在綠色化學(xué)與工程中的地位與作用1.3.3 纖維素生物技術(shù)在循環(huán)經(jīng)濟(jì)中的地位與作用1.3.4 化學(xué)工業(yè)、發(fā)酵工業(yè)的原料戰(zhàn)略轉(zhuǎn)移1.4 纖維素生物技術(shù)開發(fā)的研究進(jìn)展1.4.1 天然纖維素原料轉(zhuǎn)化研究的發(fā)展過程1.4.2 天然纖維素原料微生物轉(zhuǎn)化存在的問題及前景1.4.3 打開生物質(zhì)資源寶庫的鑰匙——酶參考文獻(xiàn)第2章 天然纖維素原料化學(xué)組成與結(jié)構(gòu)2.1 天然纖維素原料的主要成分2.2 植物細(xì)胞壁生物結(jié)構(gòu)2.3 纖維素2.3.1 纖維素的化學(xué)結(jié)構(gòu)2.3.2 纖維素的物理結(jié)構(gòu)2.3.3 纖維素的理化性質(zhì)2.3.4 纖維素的生物合成2.4 半纖維素2.4.1 半纖維素的化學(xué)結(jié)構(gòu)2.4.2 半纖維素的化學(xué)性質(zhì)2.4.3 半纖維素的生物合成2.4.4 半纖維素的生理功能2.5 木質(zhì)素2.5.1 木質(zhì)素的分布2.5.2 木質(zhì)素的結(jié)構(gòu)2.5.3 木質(zhì)素的理化性質(zhì)2.5.4 木質(zhì)素的合成2.5.5 木質(zhì)素的生物功能2.6 灰分2.7 果膠2.8 色素2.9 細(xì)胞壁蛋白2.9.1 結(jié)構(gòu)蛋白2.9.2 酶蛋白2.9.3 疏水性蛋白參考文獻(xiàn)第3章 纖維素生物學(xué)基礎(chǔ)3.1 降解天然纖維素原料的微生物3.1.1 纖維素微生物3.1.2 半纖維素微生物3.1.3 木質(zhì)素微生物3.1.4 纖維素微生物群落3.2 降解天然纖維素原料的動物3.2.1 原生動物3.2.2 無脊椎動物3.3 纖維素酶學(xué)性質(zhì)與酶解機(jī)制3.3.1 纖維素酶學(xué)性質(zhì)3.3.2 纖維素酶解機(jī)制3.4 纖維素酶解糖化3.4.1 纖維素酶解的因素3.4.2 纖維素酶解的方式3.5 半纖維素生物轉(zhuǎn)化3.5.1 半纖維素的物質(zhì)組分與結(jié)構(gòu)特點(diǎn)3.5.2 半纖維素的降解機(jī)理3.6 木質(zhì)素生物轉(zhuǎn)化3.6.1 木質(zhì)素降解相關(guān)酶系3.6.2 木質(zhì)素降解的機(jī)理3.7 天然纖維素原料微生物降解過程3.7.1 天然纖維素原料的營養(yǎng)性質(zhì)3.7.2 微生物對纖維素原料的侵入3.7.3 天然纖維素的微生物降解機(jī)理3.8 纖維素生物技術(shù)生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)3.8.1 纖維素微生物生態(tài)學(xué)發(fā)展歷程3.8.2 纖維素微生物與地球生態(tài)系統(tǒng)的碳素循環(huán)3.8.3 工業(yè)生態(tài)學(xué)的形成及纖維素生物技術(shù)的生態(tài)產(chǎn)業(yè)化研究進(jìn)展參考文獻(xiàn)第4章 天然纖維素原料的預(yù)處理及初級煉制技術(shù)4.1 天然纖維素原料初級煉制的內(nèi)涵與發(fā)展歷程4.1.1 天然纖維素預(yù)處理的必要性4.1.2 天然纖維素原料組分分離概念的提出4.1.3 生物質(zhì)原料煉制新思路——選擇性結(jié)構(gòu)拆分的提出4.2 天然纖維素原料預(yù)處理技術(shù)4.2.1 物理預(yù)處理4.2.2 化學(xué)預(yù)處理4.3 組分分離4.3.1 組分分離的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)4.3.2 組分分離技術(shù)研究進(jìn)展4.3.3 組分分離技術(shù)發(fā)展前景4.4 選擇性結(jié)構(gòu)拆分4.4.1 選擇性結(jié)構(gòu)拆分發(fā)展歷程4.4.2 選擇性結(jié)構(gòu)拆分技術(shù)現(xiàn)狀分析4.4.3 選擇性結(jié)構(gòu)拆分技術(shù)發(fā)展趨勢參考文獻(xiàn)第5章 纖維素生物技術(shù)與生態(tài)農(nóng)業(yè)5.1 生物飼料5.1.1 單細(xì)胞蛋白5.1.2 人工瘤胃發(fā)酵飼料5.1.3 青貯飼料5.1.4 微貯飼料5.2 生物肥料5.2.1 秸稈生態(tài)肥料5.2.2 木質(zhì)素肥5.3 生物農(nóng)藥5.3.1 木霉源生物農(nóng)藥5.3.2 寡糖素5.3.3 果膠酶參考文獻(xiàn)第6章 纖維素生物技術(shù)與生物質(zhì)能源6.1 纖維素燃料乙醇發(fā)酵6.1.1 木質(zhì)纖維素生產(chǎn)乙醇的途徑6.1.2 木質(zhì)纖維素發(fā)酵制備乙醇工藝6.1.3 木質(zhì)纖維素發(fā)酵燃料乙醇的關(guān)鍵技術(shù)6.1.4 示范工程6.2 生物制氫6.2.1 氫能概述6.2.2 制氫技術(shù)研究現(xiàn)狀6.2.3 生物質(zhì)制氫的發(fā)展、現(xiàn)狀及存在的問題6.2.4 木質(zhì)纖維素發(fā)酵制氫技術(shù)6.3 沼氣發(fā)酵6.3.1 沼氣國內(nèi)外利用現(xiàn)狀6.3.2 沼氣發(fā)酵生理生化過程6.3.3 沼氣的發(fā)酵工藝6.3.4 沼氣發(fā)酵的問題6.3.5 木質(zhì)纖維素產(chǎn)沼氣的研究參考文獻(xiàn)第7章 纖維素生物技術(shù)與化工7.1 丙酮-丁醇的發(fā)酵生產(chǎn)7.1.1 菌種的選育7.1.2 丙酮-丁醇發(fā)酵菌株的底物利用7.1.3 連續(xù)發(fā)酵和固定化細(xì)胞發(fā)酵7.1.4 溶劑回收工藝7.1.5 纖維素丁醇發(fā)酵技術(shù)現(xiàn)狀及其問題7.2 有機(jī)酸的生產(chǎn)7.2.1 乳酸與聚乳酸7.2.2 乙酰丙酸7.2.3 檸檬酸7.3 2,3-丁二醇的生產(chǎn)7.3.1 產(chǎn)生2,3-丁二醇的微生物7.3.2 菌株的2,3-丁二醇代謝途徑7.3.3 2,3-丁二醇的微生物轉(zhuǎn)化7.4 木糖醇的生產(chǎn)7.4.1 產(chǎn)木糖醇的微生物7.4.2 微生物體內(nèi)木糖醇合成的調(diào)控7.4.3 木糖醇的微生物轉(zhuǎn)化7.5 糠醛的生產(chǎn)7.5.1 制備糠醛的原料7.5.2 糠醛的制備方法7.5.3 玉米秸稈半纖維素蒸汽爆破分離制備糠醛7.6 黃原膠的生產(chǎn)7.6.1 生產(chǎn)菌種及其改造7.6.2 發(fā)酵的微生物轉(zhuǎn)化7.6.3 黃原膠生產(chǎn)技術(shù)的改進(jìn)7.7 細(xì)菌纖維素的生產(chǎn)7.7.1 細(xì)菌纖維素的生產(chǎn)菌株7.7.2 細(xì)菌纖維素的生物合成途徑7.7.3 細(xì)菌纖維素的微生物轉(zhuǎn)化7.8 木質(zhì)素生物轉(zhuǎn)化化工產(chǎn)品7.8.1 酶法合成木質(zhì)素基高分子材料7.8.2 木質(zhì)素的生物降解產(chǎn)物參考文獻(xiàn)第8章 纖維素生物技術(shù)與制漿造紙8.1 生物制漿8.1.1 生物制漿機(jī)制8.1.2 生物制漿用微生物及酶8.1.3 生物制漿工業(yè)化及經(jīng)濟(jì)分析8.1.4 生物制漿存在的問題8.2 生物漂白8.2.1 原料和紙漿中的半纖維素8.2.2 木聚糖酶在漂白過程中的作用機(jī)制8.2.3 木聚糖酶在生物漂白過程中的效能8.2.4 生物漂白過程8.2.5 生物輔助漂白工藝8.2.6 木聚糖酶技術(shù)的開發(fā)和前景8.2.7 木質(zhì)素降解酶的生物漂白8.3 生物技術(shù)在制漿造紙其他方面的應(yīng)用8.3.1 基因工程技術(shù)在改良造紙用材方面的應(yīng)用8.3.2 微生物發(fā)酵在亞硫酸鹽制漿廢液中的應(yīng)用參考文獻(xiàn)第9章 纖維素生物技術(shù)在其他工業(yè)中的應(yīng)用9.1 在紡織工業(yè)中的應(yīng)用9.1.1 棉纖維的結(jié)構(gòu)與性能9.1.2 再生纖維素纖維及其紡織品9.2 在環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用9.2.1 白腐真菌在環(huán)境污染治理中的應(yīng)用9.2.2 秸稈生態(tài)工程恢復(fù)材料方面的應(yīng)用參考文獻(xiàn)第10章 纖維素生物技術(shù)生態(tài)工業(yè)模式10.1 清潔生產(chǎn)理論10.2 循環(huán)經(jīng)濟(jì)10.3 工業(yè)生態(tài)學(xué)10.3.1 工業(yè)生態(tài)學(xué)概念演繹10.3.2 工業(yè)生態(tài)學(xué)方法10.3.3 工業(yè)生態(tài)學(xué)的研究領(lǐng)域與特點(diǎn)10.3.4 工業(yè)生態(tài)學(xué)研究的意義10.4 生態(tài)工業(yè)園區(qū)10.4.1 生態(tài)工業(yè)園區(qū)的建設(shè)目標(biāo)和特點(diǎn)10.4.2 工業(yè)生態(tài)園區(qū)的設(shè)計(jì)10.4.3 工業(yè)生態(tài)園區(qū)的建立10.5 纖維質(zhì)原料生物量全利用與生態(tài)工業(yè)工藝過程的分析10.5.1 纖維質(zhì)原料的直接轉(zhuǎn)化10.5.2 纖維質(zhì)原料生物量全利用工業(yè)概貌10.6 天然纖維素原料生物量全利用存在的問題10.7 生態(tài)工業(yè)理念在天然纖維素生物量全利用技術(shù)中的應(yīng)用10.7.1 生態(tài)工業(yè)及其在生態(tài)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)中的作用10.7.2 天然纖維素原料生物量全利用的技術(shù)體系與研究10.8 纖維素生物技術(shù)生態(tài)產(chǎn)業(yè)新模式典型范例10.8.1 秸稈生態(tài)板材生態(tài)肥料生態(tài)產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)痉?0.8.2 秸稈酶解發(fā)酵燃料乙醇生態(tài)產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)痉?0.8.3 秸稈半纖維素發(fā)酵丙酮丁醇的綜合利用10.8.4 甜高粱發(fā)酵乙醇及聯(lián)產(chǎn)有機(jī)肥料生態(tài)產(chǎn)業(yè)鏈10.8.5 葛根發(fā)酵燃料乙醇及其聯(lián)產(chǎn)葛根黃酮的生態(tài)產(chǎn)業(yè)鏈10.8.6 麻類纖維清潔脫膠及其生態(tài)產(chǎn)業(yè)鏈10.8.7 皇竹草醇電聯(lián)產(chǎn)生態(tài)產(chǎn)業(yè)鏈10.8.8 木質(zhì)纖維素原料選擇性液化及其生態(tài)產(chǎn)業(yè)鏈參考文獻(xiàn)第11章 纖維素生物技術(shù)研究方法11.1 纖維素原料初級煉制過程研究方法11.1.1 引言11.1.2 纖維素原料初級煉制過程中形貌結(jié)構(gòu)研究方法11.1.3 纖維素原料初級煉制過程中組成研究方法11.1.4 纖維素原料初級煉制過程中分子功能基含量研究方法11.1.5 纖維素原料初級煉制過程工藝研究方法11.2 纖維素微生物降解及酶解過程研究方法11.2.1 引言11.2.2 纖維素降解微生物資源學(xué)研究方法11.2.3 纖維素降解微生物選育方法11.2.4 纖維素降解相關(guān)酶系結(jié)構(gòu)及活力測定方法11.2.5 纖維素酶解機(jī)理研究方法11.2.6 纖維素酶固定化及回收方法11.3 纖維素發(fā)酵工程研究方法11.3.1 引言11.3.2 纖維素生物轉(zhuǎn)化發(fā)酵抑制物產(chǎn)生及去除方法11.3.3 纖維素酶的發(fā)酵與分離提取研究方法11.3.4 纖維素糖平臺11.3.5 纖維素酶解發(fā)酵分離偶合方法11.3.6 半纖維素發(fā)酵過程研究方法11.3.7 木質(zhì)素降解過程研究方法11.4 纖維素原料生物轉(zhuǎn)化過程工程研究方法11.4.1 引言11.4.2 纖維素生物轉(zhuǎn)化過程放大與縮小研究方法11.4.3 纖維素原料生物轉(zhuǎn)化過程集成研究方法11.4.4 纖維素生物轉(zhuǎn)化生態(tài)產(chǎn)業(yè)鏈研究方法11.4.5 纖維素生物轉(zhuǎn)化過程技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析方法11.4.6 纖維素生物轉(zhuǎn)化過程生命周期研究方法參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁：插圖：④原料的比容大；⑤原料的價(jià)格低廉，現(xiàn)作為廢棄物。這些特點(diǎn)說明天然纖維素原料具有解決當(dāng)前世界面臨的糧食短缺、能源危機(jī)和環(huán)境污染等問題的巨大潛力，但同時(shí)賦予了利用生物技術(shù)轉(zhuǎn)化天然纖維素原料的困難。中國秸稈的利用方式很多。主要分為能源化利用、直接還田、飼料化利用、作為工業(yè)原料以及食用菌基料等。各地經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不同，其利用方式也不相同。結(jié)合實(shí)地調(diào)查和文獻(xiàn)分析，經(jīng)測算，在主要農(nóng)作物秸稈中，2006年用于農(nóng)村居民生活用能的資源量約1.08億噸，占理論資源量的25％；直接還田約1.30億噸（含未收集部分），占理論資源量的30％；用作牲畜飼料約0.79億噸，占理論資源量的18 ％；用作造紙?jiān)虾褪秤镁戏謩e為O.20億噸和O.10億噸，分別占理論資源量的4.6％和2.3％；焚燒及廢棄約O.86億噸，占理論資源量的20％。由此可見，秸稈在我國主要還是被用作燃料或在田間被直接燒掉，且被浪費(fèi)的秸稈資源比例也較高，而作為工業(yè)原料的比例卻非常低。這種產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不但破壞了生態(tài)平衡，使土壤肥力衰竭，造成農(nóng)業(yè)上的惡性循環(huán)，而且污染了環(huán)境，還存在火災(zāi)隱患。同時(shí)，由于秸稈燃燒熱能利用率極低（在10％以下），對資源也是極大的浪費(fèi)。發(fā)展和利用生物技術(shù)分解和轉(zhuǎn)化天然纖維素原料既是資源利用的有效途徑，對于解決環(huán)境污染、食品短缺和能源危機(jī)又具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。

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《纖維素生物技術(shù)(第2版)》是由化學(xué)工業(yè)出版社出版的。

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