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本研究主要針對相思木資源化進行探討。模擬在造紙製漿單元前將半纖維素預萃取，並轉換為生質酒精之程序。首先利用稀酸熱處理進行相思木中半纖維素之水解，探討酸濃度、處理溫度及處理時間對相思木水解之影響，並找尋水解液中含最高糖量之最佳水解條件；第二部份探討菌株 P. stipitis BCRC 21777之培養及產醇特性。研究結果顯示溫度 160 ℃、硫酸濃度 1 %、處理時間 20分鐘為最佳之酸水解條件，水解液經分析後成分組成為：木糖 18.67 g/L、葡萄糖 4.01 g/L、糠醛 0.45 g/L，經換算後即每克相思木可產生約 0.19 公克木糖及0.04 公克葡萄糖。以模擬之培養液進行 P. stipitis之培養，發現菌量及酒精量隨培養液所含糖量之提高而有較高表現，並隨培養液含有醋酸及糠醛而下降；最佳水解條件產生之水解液，在添加氮源(Yeast extract 10 g/L及 Peptone 20 g/L)及 P. stipitis預培養之菌液(菌量約 0.7 g/L)，比例為8：1：1，於 24 ℃、200 rpm醱酵24小時後，可得酒精產量 10.3 g/L，經換算後即每克相思木可產生約 0.1公克酒精。

Hemicellulose pre-extracted before pulping unit was simulated in this study.The hydrolysate was also transformed into bio-ethanol. In the first step﹐hemicellulose hydrolyzed by dilute acid at high temperature﹐the hydrolysis effect of Acacia confusa by different sulfuric acid concentration﹐temperature and reacting time was studied﹐and searched for the optimum of hydrolysis condition with the most sugar. In the second step﹐the culturing condition and ethanol productivity of Pichia stipitis BCRC 21777 was probed. The optimum conditions were: reacting temperature of 160 ℃﹐sulfuric acid concentration of 1 % with a reacting time of 20 min. Under these condition﹐hydrolysate contained 4.01 g/L glucose﹐18.67 g/L xylose and 0.45 g/L furfural﹐therefore each gram dry material produced 0.19 g xylose and 0.04 g glucose. The culture condition shows that the more sugar the higher ethanol productivity and cell concentration will be obtained. However﹐when the culture medium includes furfural or acetic acid﹐cell concentration and ethanol productivity will be suppressed. Result from this study indicated that optimum fermentation procedure could obtain ethanol 10.3 g/L﹐therefore each gram dry material produced 0.1 g ethanol.

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簽名頁
博碩士論文暨電子檔案上網授權書-----iii
中文摘要-------------------------iv
英文摘要--------------------------v
誌謝-----------------------------vi
目錄----------------------------vii
圖目錄---------------------------xi
表目錄-------------------------xiii

第一章　緒論
1.1 前言---------------------------------------1
1.2 研究目的-----------------------------------3
1.3 研究內容-----------------------------------4

第二章　文獻回顧
2.1 生質酒精-----------------------------------5
2.2 生質酒精發展狀況----------------------------7
2.2.1 國外生質酒精發展狀況--------------------7
2.2.2 國內生質酒精發展狀況--------------------9
2.3 木質纖維素---------------------------------10
2.3.1 纖維素--------------------------------11
2.3.2 半纖維素------------------------------12
2.3.3 木質素--------------------------------12
2.3.4 萃取成分及無機成分----------------------13
2.4 木質纖維素生質酒精製程-----------------------13
2.4.1 酸水解製程-----------------------------14
2.4.2 酶水解製程-----------------------------16
2.5 相關研究------------------------------------19
2.5.1半纖維素水解----------------------------20
2.5.2水解液酒精醱酵---------------------------24

第三章　研究方法
3.1 實驗流程------------------------------------28
3.2 實驗藥品與器材-------------------------------30
3.3 半纖維素水解實驗-----------------------------31
3.3.1 實驗材料-------------------------------31
3.3.2 原料分析-------------------------------32
3.3.3 稀酸水解-------------------------------32
3.3.4 分析方法-------------------------------33
3.4 Pichia stipitis醱酵特性實驗------------------36
3.4.1 菌株來源與培養基------------------------36
3.4.2 菌種活化與培養--------------------------36
3.4.3 pH值之影響-----------------------------37
3.4.4 木糖濃度之影響--------------------------37
3.4.5 葡萄糖濃度之影響------------------------38
3.4.6 醋酸濃度之影響--------------------------38
3.4.7 糠醛濃度之影響--------------------------39
3.4.8 分析項目及方法--------------------------39
3.5 半纖維素水解液醱酵實驗------------------------40
3.5.1 溫度之影響------------------------------41
3.5.2 氮源之影響------------------------------41
3.5.3 額外添加葡萄糖之影響---------------------41
3.5.4 分析項目及方法---------------------------42

第四章　結果與討論
4.1 原料成分測定---------------------------------43
4.2 半纖維素水解---------------------------------44
4.2.1 溫度對水解之影響-------------------------44
4.2.2 酸濃度對水解之影響-----------------------47
4.2.3 水解時間對水解之影響----------------------50
4.2.4 最佳化水解條件---------------------------53
4.3 Pichia stipitis醱酵能力之探討-----------------58
4.3.1 醱酵液初始pH值之影響---------------------58
4.3.2 醱酵液木糖含量之影響----------------------60
4.3.3 醱酵液葡萄糖含量之影響--------------------63
4.3.4 醱酵液醋酸含量之影響----------------------66
4.3.5 醱酵液糠醛含量之影響----------------------69
4.4 半纖維素水解液醱酵-----------------------------72
4.4.1 溫度對半纖維素水解液醱酵之影響-------------72
4.4.2 氮源對半纖維素水解液醱酵之影響-------------76
4.4.3 添加葡萄糖對半纖維素水解液醱酵之影響--------80
4.4.4 小結------------------------------------84


第五章　結論與建議
5.1 結論-----------------------------------------86
5.2 建議-----------------------------------------88

參考文獻------------------------------------------89

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