碱法—酶法处理麦秆木质纤维素的工艺研究

研究了碱预处理麦草秸秆和纤维素酶酶水解碱预处理的麦草滤渣对糖化过程的影响。通过对碱预处理麦草的各因素分析,以木质素去除率为目标,得到碱水解木质纤维素的最佳工艺条件为:碱质量分数为1%,温度为90℃,时间为2.5h,固液比为1∶12。在此条件下,碱水解后木质素的去除率为43.8%。在最佳的碱处理条件下,酶解纤维素的最佳工艺条件为:温度为50℃,pH值为4.8,硫酸镁质量浓度为0.5g/L,酶用量为25FPU/g干物质,酶解纤维素的糖化率最高为80.1%。比未处理麦秆酶解的糖化率提高3倍。     

木质纤维素类生物质的应用和预处理研究进展

本文总结分析了我国木质纤维素类生物质的利用方式、预处理方式和水解动力学,并详细介绍了几种现在比较热门的处理方法,包括稀酸处理法、高温液态水法和固体酸催化法。稀酸在酶水解预处理中得到了广泛的应用,稀酸的脱木质素作用较弱,但是半纤维素的溶出率高;高温液态水预处理技术具有无需添加化学试剂、降解产物少等优势;固体酸催化法可以在较低的反应温度下实现纤维素的水解,并且催化剂可以回收利用。最后对各种预处理技术在木质纤维素糖化领域中的研究和应用前景进行了展望。     

碱处理对甜高粱秸秆渣组成结构及酶解糖化效果的影响

以甜高粱品种M81为试验材料,以清洗烘干后未经处理的甜高粱渣为对照,在常温、高温高压、微波条件下Ca(OH)₂和常温条件下NaOH处理甜高粱秸秆渣,调查处理后甜高粱秸秆渣木质纤维素组成结构及纤维素酶酶解糖化情况。结果表明,采用的4种处理都能有效地改变甜高粱渣木质纤维素组成结构,其中氢氧化钠常温长时间处理对于木质素与半纤维素的溶降效果最好,3种石灰处理对半纤维素的溶解也均有一定作用。扫描电镜观察石灰高温高压与氢氧化钠常温两种处理对于木质纤维素结构的改变不同,前者木质纤维素表层木质素结构被侵蚀严重,呈破碎状附着在纤维素表面,内部纤维结构仍紧密排列,后者木质纤维素束状结构溶胀降解,表层木质素成分被大量去除,被包裹的纤维素组分显露,纤维素网断裂且纤维素表面出现许多小孔。经这4种方式处理后的甜高粱渣,木质纤维素中纤维素与半纤维素经纤维素酶酶解糖化,葡萄糖和木糖产物浓度都有所提高,分别达到对照的1.5、2.1、1.9、4.2倍和3.1、5.0、4.9、2.4倍;木质纤维素纤维组分的直接转化率与相对转化率的含义与计算方法不同,两种计算方式对于甜高粱木质纤维素生物质原料预处理方式的选择和效果的综合评价具有指导意义。     

氯化胆碱类低共熔溶剂对木质纤维素分离及其利用的研究进展

为了去除木质纤维素固有复杂抗性结构，实现木质纤维素原料的高效利用，研究人员不断开发新的木质纤维素预处理技术。低共熔溶剂(Deep Eutectic Solvents, DESs)作为一种绿色溶剂，具有成本低、制备简单、热稳定性好、可设计性等优势，在促进木质纤维素原料预处理、原料酶解转化方面有着较好的应用潜力，得到了研究者们的广泛关注和认可。本研究在查阅国内外研究现状和研究成果的相关报道基础上，综述了氯化胆碱DESs的合成及性质，预处理木质纤维素的作用机理，对木质纤维素酶解效果及转化为生物乙醇的相关研究，指出不同氢键供体、不同的预处理条件对原料的木质素去除率及葡萄糖产量有很大影响，认为DESs预处理木质纤维素极大提高了后续纤维素酶解过程的糖化率，并对DESs预处理机理、循环使用、工艺参数优化方面提出了展望。     

木质纤维素类原料预处理工艺的研究

木质纤维素的结构特点是不易降解。通过预处理手段(酸处理、碱处理、爆破处理、湿式氧化、超临界CO2处理等),可使纤维素转化为乙醇的效率大大提高。综述了国内外对木质纤维素可再生生物质资源预处理的研究进展,并对木质纤维素可再生生物质的预处理技术和应用前景进行了展望。     

花生壳纤维素提取及半纤维素与木质素脱除工艺探讨

为了获取优质的纤维素,以花生壳为原料,通过对纤维素提取工艺的探讨,确定了既能保持纤维素提取量,又可较多脱除半纤维素和木质素的工艺条件。试验结果表明,在NaOH溶液的质量分数为4%、反应温度为55℃、反应时间为2 h条件下,半纤维素的脱除率为80.67%;在15 g/L NaClO2和31 mL/L乙酸联合处理、处理温度75℃条件下,木质素脱除率为47.29%。提取出的花生壳纤维素含量可达40%以上。说明在此工艺条件下,能够提取出含半纤维素和木质素较少的优质纤维素。     

预处理对稻草秸秆纤维素酶解产糖及纤维素木质素含量的影响

采用酸处理、碱处理和机械粉碎3种方法对稻草秸秆进行预处理。探讨3种预处理方法对稻草秸秆酶解产糖以及纤维素、木质素含量的影响。结果表明,3种预处理都可以较为有效地提高稻草秸秆的酶解产糖率。经酸处理、碱处理和机械粉碎处理后,稻草秸秆的最高酶解产糖率分别为9.25%,33.16%和10.64%,分别约为对照的3.4倍、12.0倍和4.0倍。酸处理和碱处理可以去除部分杂质,达到纯化稻草秸秆的目的,提高纤维素酶的作用底物——纤维素的比例,从而提高酶解产糖率;而机械粉碎则主要是通过提高酶反应的接触面积来达到提高酶解产糖率的作用。     

玉米秸秆纤维素提取及半纤维素与木质素脱除工艺探讨

为了获取优质的纤维素,以玉米秸秆为原料,通过对纤维素提取工艺的探讨,确定了既能保持纤维素提取量,又可较多脱除半纤维素和木质素的工艺条件。试验结果表明,在NaOH溶液的质量分数为5%、反应温度为55℃、反应时间为1.5 h条件下,半纤维素的脱除率达到92.82%;在NaClO2溶液浓度为9.5 g/L、处理温度75℃条件下,木质素脱除率达到64.32 %。在此工艺条件下,玉米秸秆纤维素含量达到70.12%。     

木质纤维素预处理技术

纤维质物料的预处理是木质纤维素原料生产燃料乙醇的关键步骤。介绍了木质纤维素的组成结构及其对纤维素水解的影响,概述了酸碱处理、湿氧处理、爆破处理、氨爆破处理等方法,对预处理技术的发展前景进行了展望。     

挤压膨化处理对灵芝菌糠中主要成分的影响

采用双螺杆挤压膨化机对灵芝菌糠进行挤压膨化处理,对处理前后灵芝菌糠的粗蛋白、氨基酸、粗纤维、木质素、纤维素、半纤维素和还原糖等主要成分的变化进行了比较。灵芝菌糠经挤压膨化后,粗蛋白含量下降28.17%,氨基氮含量增加138.65%。可溶性糖中非还原性糖以及还原糖含量都有所增加,总体增加221.01%。纤维素含量降低了102.52 mg/g,半纤维素含量降低了92.66 mg/g,木质素含量降低了84.96 mg/g,使得可溶性纤维含量增加,粗纤维降解率达到41.62%。     

玉米秸秆热值性状杂种优势及配合力分析

采用NCⅡ交配设计以13个玉米亲本自交系组配42个杂交组合，对其玉米秸秆热值性状的杂种优势及配合力进行分析。结果表明，热值、纤维素含量、和木质素含量3个指标性状表现出明显杂种优势，热值杂种优势与纤维素含量、木质素含量的杂种优势关系密切，但不受半纤维素含量杂种优势的影响。一般配合力方差和特殊配合力方差均达到1%的极显著水平，说明不同自交系间存在较大的遗传差异。X178、掖52106的热值、纤维素含量、木质素含量的一般配合力较大，而半纤维素含量一般配合力较低；沈137的热值、木质素含量的一般配合力较高，纤维素含量的一般配合力居中，半纤维素含量的一般配合力低；这3个亲本在培育高热值玉米杂交种上具有较大应用潜力。沈137×黄C、齐319×昌7-2在热值、木质素含量、纤维素含量等性状上具有较高的特殊配合力，产生较强的杂种优势。笔者认为，玉米秸秆热值可作为玉米育种的目标之一，改变只注重产量和品质育种的做法，选育和推广既高产、优质，又高热值的玉米杂交种，提高玉米综合经济效益。     

甲酸、乙酸体系分离苎麻麻骨纤维素和木质素的研究

为了系统分离苎麻麻骨中的纤维素和木质素,并对此进行开发利用,采用甲酸-乙酸体系对苎麻麻骨中的纤维素和木质素进行提取分离,探讨了甲酸乙酸水配比、固液比和温度对纤维素和木质素提取效果的影响,同时对分离的纤维素进行了红外分析和部分金属元素含量分析。结果表明,最优工艺条件为甲酸/乙酸/水(45/35/20),固液比为1/20(g/mL),提取温度100℃,在此条件下,纤维素得率为66.54%,木质素提取率为35.1%。提取分离的纤维素中重金属Pb的含量为0。本研究结果为苎麻资源综合开发利用提供技术支持,也为其他植物生物质资源利用提供了理论参考。     

基于金属盐助催化剂的秸秆纤维素 稀酸水解研究

为缓解当前能源危机,寻求农作物秸秆的有效利用途径,运用稀酸水解法对秸秆纤维素进行水解实验研究。该文基于自行设计的高温高压反应装置,以玉米秸秆为原料,以还原糖得率为指标,采用正交实验设计对硫酸浓度、秸秆粉碎度及金属盐助催化剂种类与浓度四种水解条件进行了研究。实验结果表明：氯化铬、氯化亚铁、氯化铜、氯化锌四种金属盐助催化剂均提高纤维素稀酸水解效率,并得出了四种助催化剂稀酸水解纤维素的最佳反应条件。实验表明,最佳工艺条件为硫酸浓度2%、粉碎度60目、氯化亚铁浓度1%。实验结果为秸秆纤维素稀酸水解规模化生产应用奠定了基础。     

武陵山区烤烟上部叶片纤维素、木质素含量与质量指标间相关性研究

为研究烤烟上部叶片中纤维素、木质素的含量及其与烟叶质量指标间相关关系,以武陵山区7个县2011—2012年的48个B2F烤烟样品为材料,测定了烟叶中纤维素、木质素的含量,分析了不同年份及品种间的差异。同时,对烟叶纤维素、木质素含量与外观质量、物理特性、常规化学成分、感官质量指标间的相关性进行了研究。结果表明,纤维素、木质素含量在年份、品种间没有显著差异;纤维素含量与外观质量、物理指标、常规化学成分、感官质量中部分指标的相关性呈显著水平;木质素含量与灰色、油分间相关性显著,与其他烟叶质量指标相关性不显著。可见,纤维素、木质素含量在不同年份及品种间差异不显著,纤维素含量与烟叶质量指标间关系密切,木质素含量对烟叶质量影响较小。     

Quantitative models of hydrolysis conversion efficiency and biomass crystallinity index for plant breeding

In conjunction with improvements to processing technology, selective breeding can be used to increase bioenergy yield potential either through an increase in total harvestable biomass or by modifying biomass conversion efficiency. In this study, the measurement of biomass composition (lignin, cellulose and hemicellulose) and proximate (fixed carbon, volatile matter, ash and moisture contents) components was conducted on leaf and tissue samples from diverse Sorghum bicolor genotypes across two environments. Multiple regression analysis was used to create models that predict two biomass conversion traits: hydrolysis yield potential (HYP) and crystallinity index (CI). CI model variables included tissue type, ash and lignin. HYP model variables included tissue type, ash, cellulose and volatile matter. The presence of ash content in all models was a salient finding of our study. Given that several models were able to predict HYP and CI in alternate grow‐out years, these models may be useful in selective breeding programmes aimed at sorghum bioenergy feedstock improvement through increased conversion efficiency.     

过氧化氢氧化去除生地污染物工艺的研究

摘要：本试验旨在研究过氧化氢氧化浸泡法去除生地中的3,4-苯并芘污染物的效果。采用单因素和正交实验,确定了温度、时间、浓度对过氧化氢去除生地中的3,4-苯并芘的影响与最佳工艺参数。结果表明：（1）试验浓度范围内过氧化氢去除生地中3,4-苯并芘含量的去除率可达90%;（2）影响去除效果的因素大小顺序是浓度>温度>时间;（3）最佳工艺条件组合为浓度2%,温度37℃,时间为60min。结论：生地的工业使用企业可以采用过氧化氢氧化浸泡法去除生地中的3,4-苯并芘污染物,以保证其产品质量。     

不同居群芦竹纤维素和木质素含量的比较研究

为了阐明芦竹纤维素和木质素含量与居群的关系以及与生长发育时期的关系,从而为开发利用芦竹资源提供依据,分别采用酸碱洗涤法和Klason法测定了8个居群芦竹成熟期的纤维素和木质素含量,并测定了芦竹2个居群在不同生长期的纤维素和木质素含量。结果表明：（1）芦竹同一居群不同部位的纤维素与木质素含量由高到低均为：秆＞枝＞叶;（2）8个居群芦竹纤维素含量由高到低依次为：浙江嵊州芦竹＞南京市郊西解芦竹＞湖南衡阳芦竹＞浙江慈溪芦竹＞江苏阜宁芦竹＞湖南凤凰芦竹＞贵州铜仁芦竹＞云南洱源芦竹;纤维素含量最高的是采自浙江嵊州的样品,为49.2%;（3）8个居群芦竹木质素含量由高到低依次是：湖南凤凰芦竹＞贵州铜仁芦竹＞云南洱源芦竹＞浙江嵊州芦竹＞南京西解芦竹＞湖南衡阳芦竹＞江苏阜宁芦竹＞浙江慈溪芦竹,木质素含量最高的是采自湖南凤凰县的样品,为27.7%。（4）随着生长期的延长,芦竹的纤维素和木质素含量都有不同程度的提高,在生长期2~6个月时增长快,此后6个月增长缓慢。