乙二醇-氯化铁预处理对棉秆酶水解效率的影响

为提高棉秆的纤维素酶水解效率,该研究以乙二醇为预处理溶剂,氯化铁为催化剂对棉秆进行预处理,实现了棉秆木质素和半纤维素的有效去除,提高了酶水解效率。以木质素和半纤维素的去除率为指标,运用正交试验方法优化乙二醇-氯化铁预处理条件。结果表明,棉秆在90%乙二醇水溶液,0.1 mol/L氯化铁,固液比1∶15,160 ℃条件下处理20 min,木质素和半纤维素去除率分别为85.7%和88.9%。相较原料,预处理后棉秆酶解率提高了7.6倍,葡萄糖产率达到100%（基质浓度5%,酶载量8.3 FPU/g,水解72 h条件下）。通过结构表征发现乙二醇-氯化铁预处理使棉秆的比表面积增大,致密结构被破坏,有效提高了棉秆的纤维素酶可及性。     

棉花秸秆糖化碱预处理条件优化

新疆含有丰富的棉花秸秆资源,但棉秆需经预处理后才能被纤维素酶高效水解。该文以棉花秸秆资源的综合利用为目的,对其碱预处理及微波/碱预处理条件进行了试验,结果表明：2.0%NaOH,固液比1︰20,120℃,处理棉花秸秆75 min,棉秆中的木质素、半纤维素含量分别降低60.42%,35.05%;利用碱/微波（700 W）预处理棉花秸秆15 min,棉花秸秆中的木质素、半纤维素分别降低61.31%,44.78%,提高微波功率对于处理后的棉秆中木质素、高聚糖（纤维素+半纤维素）收率无明显影响,但功率越高、所需时间越短;不同预处理后的棉花秸秆酶水解试验表明,碱预处理棉花秸秆酶水解96 h,水解率为20.01%,碱/微波预处理棉花秸秆酶水解48 h,水解率为20.05%。     

碱液浸泡-蒸汽闪爆-漆酶介体处理制备棉秆皮纤维

为了实现棉秆的高效资源化利用,该文提出一种碱液浸泡-蒸汽闪爆-漆酶/介体联合处理棉秆皮制备纺织纤维的新方法。研究了浸泡NaOH用量对棉秆皮分离效果的影响以及漆酶/介体处理介体种类及用量、漆酶用量对木质素去除的影响。采用扫描电子显微镜、X射线衍射、热稳定性分析等方法,对比研究了蒸汽闪爆、漆酶/介体处理后棉秆皮纤维的化学成分、结构与性能。研究结果表明,碱液浸泡-蒸汽闪爆-漆酶/介体处理（NaOH用量10 g/L,介体ABTS用量为棉秆皮纤维干质量的1%,漆酶用量为600 U/g）能制得表面洁净、热稳定性好的棉秆皮纤维,其长度为55.7 mm,细度为28 dtex,长径比为1 139,断裂强度为2.97 cN/dtex,纤维素质量分数为78%,结晶指数为67.5,得率为40%,可用于纺织,研究结果为木质纤维素纤维的制备提供参考。     

超低浓度马来酸水解玉米芯纤维素

为考察超低浓度马来酸对玉米芯纤维素的水解性能,该文采用高温液态水预处理和超低马来酸水解相结合的两步法。3,5-二硝基水杨酸(DNS)比色法和高效液相色谱法(HPLC)分析表明,第一步预处理(200℃,10min,4MPa,500r/min,液固比20:1mL/g)玉米芯可获得12.24g/L还原糖,半纤维素转化率91.76%,损失3.61%的纤维素;其残渣进行第二步酸水解(质量分数0.1%,220℃,20min,4MPa,500r/min,液固比20:1mL/g)可获得9.94g/L还原糖,纤维素转化率达95.17%,约1/3转化为糖。气相色谱-质谱联用(GC-MS)分析表明,第二步水解液中含有多种木质素降解副产物,如苯酚、苯甲酸等,带有多种活泼基团,可能与糖降解物反应,加快葡萄糖降解正反应的进行。改进反应器,使得糖降解物和木质素降解物及时排出,可提升马来酸水解性能,为马来酸在生物质水解领域的应用提供参考。     

糠醛渣的纤维素酶水解及其最优纤维素转化条件

该文对糠醛渣的纤维素酶水解特性进行了研究,探索利用玉米芯制糠醛联产燃料乙醇工业化生产的可行性。分析糠醛渣组分,表明其半纤维素质量分数为3.1%,纤维素为31.6%,说明糠醛生产过程对玉米芯的预处理基本满足高效酶解糖化糠醛渣并转化乙醇的要求;通过纤维素酶用量、温度、pH值、固液比、转速等因素进行条件优化,确定最佳水解条件：每克底物酶用量为6.7FPU,固液质量体积比1︰6,pH5.2,转速80 r/min;在糠醛渣水解体系中加入吐温80,结果表明在酶施用量较低情况下（6.7 FPU/g）,吐温80对提高糠醛渣水解转化率效果更为明显;通过最优化水解条件,使糠醛渣纤维素转化率达到78%,据此初步判定以糠醛渣为原料转化乙醇的工业化生产具有较大潜力。     

微波预处理对玉米秸秆的组分提取及糖化的影响

为了分离得到玉米秸秆中的半纤维素、木质素,改善纤维素的酶水解可及性,对玉米秸秆进行了二步微波预处理法研究.考察了秸秆粒径、液固比、碱及甘油用量、微波功率与处理时间对半纤维素和木质素得率的影响;探讨了预处理后秸秆的酶水解性能.得到的优化预处理条件为:玉米秸秆粒径40～80目;微波-碱预处理功率116.7 W/g、时间10 min、液固比20 mL/g、碱用量150％(质量分数);微波-甘油预处理功率66.7 W/g、处理时间30 min、液固比20mL/g、甘油质量分数100％.试样结果表明:经微波预处理后每10 g玉米秸秆最终可得到2.48 g半纤维素、0.95 g木质素,3.55 g还原糖;二步微波预处理不仅能够提取出玉米秸秆中的半纤维素、木质素,而且提高了纤维素水解的酶可及性,实现了组分的分离.     

亚硫酸盐预处理对棉秆酶水解的影响

为了提高棉秆的酶水解效率,研究了棉秆亚硫酸盐预处理过程中亚硫酸氢钠用量、浓硫酸用量、预处理温度与时间对预处理效果的影响,同时比较了棉秆不同部位的亚硫酸盐预处理效果。结果表明：预处理时添加亚硫酸氢钠可提高棉秆酶水解效率,随着用量的增加,底物酶水解转化率升高,用量超过8%后基本不变;预处理液pH值可影响棉秆亚硫酸盐预处理效果,存在一个最佳pH值,研究中预处理液pH值为2.65时,底物的酶水解转化率最高;当预处理温度由100℃升高至170℃时,底物酶水解转化率升高较少,但当预处理温度继续升高时,底物酶水解转化率明显升高,在预处理温度180℃并保温20 min时底物酶水解转化率达到最高为70.10%,继续延长保温时间底物酶水解转化率无明显变化。亚硫酸盐预处理过程中,木素和戊聚糖不断从原料中溶出,有利于后续的酶水解,研究发现木素的溶出比戊聚糖的溶出对棉秆酶水解的影响更大。棉秆不同部位的亚硫酸盐预处理效果不同,酶水解从易到难的顺序是：棉秆皮>细枝>全棉秆>主干>棉秆芯。     

膨化预处理玉米秸秆提高还原糖酶解产率的效果

为了提高玉米秸秆的可发酵还原糖转化率,采用膨化技术对玉米秸秆木质纤维素进行预处理。扫描电镜观察,玉米秸秆的纤维束受到破坏,木质素包裹作用减弱,纤维素酶的空间作用面积提高。红外光谱分析表明有部分半纤维素和少量木质素水解;X射线衍射测定纤维素结晶度降低了12.68%。通过进一步纤维素酶解试验,与未处理的相比膨化处理后原料酶解时间可缩短16 h,未经膨化处理原料还原糖的酶解产率为13.48%,膨化处理后原料还原糖的酶解产率可达24.91%。结果表明,膨化预处理技术可明显提高玉米秸秆木质纤维素的能源化利用效率。该     

亚硫酸盐预处理促进棉秆酶水解研究

为了提高棉秆的酶水解效率,论文研究 了棉秆亚硫酸盐预处理过程中亚硫酸氢钠用量、浓硫酸用量、预处理温度与时间对预处理效果的影响,同时比较了棉秆不同部位的亚硫酸盐预处理效果。结果表明：预处理时添加亚硫酸氢钠可提高棉杆酶水解效率,随着用量的增加,底物酶水解转化率升高,用量超过8%后基本不变;预处理液pH值可影响棉秆亚硫酸盐预处理效果,存在一个最佳pH值,本研究中预处理液pH值为2.65时,底物的酶水解转化率最高;当预处理温度由100℃升高至170℃时,底物酶水解转化率升高较少,但当预处理温度继续升高时,底物酶水解转化率明显升高,在预处理温度180℃并保温20min时底物酶水解转化率达到最高为70.10%,继续延长保温时间底物酶水解转化率无明显变化。亚硫酸盐预处理过程中,木素和戊聚糖不断从原料中溶出,有利于后续的酶水解,研究发现木素的溶出比戊聚糖的溶出对棉秆酶水解的影响更大。棉秆不同部位的亚硫酸盐预处理效果不同,酶水解从易到难的顺序是：棉秆皮>细枝>全棉秆>主干>棉秆芯。     

常压温和条件下丙酸预处理小麦秸秆的工艺优化

为了提高小麦秸秆木质纤维素的能源化利用效率,该文研究了常压温和条件下丙酸预处理小麦秸秆的工艺优化。该方法的最佳工艺条件为：料液比1∶16、粒度40目、丙酸质量浓度900 g/L、催化剂质量浓度3 g/L、温度70℃,处理时间150 min。在此条件下,小麦秸秆的纤维素保留率为92.6%,半纤维素和木质素的脱除率分别为98.3%和70.5%。丙酸预处理后小麦秸秆的酶解得率90.3%。研究表明,在常压温和条件下,丙酸法预处理小麦秸秆,可有效地将其分离为纤维素、半纤维素、木质素3大组分。     

几种化学物质对稻草秸秆酶解糖化的影响

在木质纤维素酶解研究领域,高浓度还原糖的获得是实现其能源转化的基础。以稀硫酸预处理后的稻草秸秆为原料,初始酶解物料条件为20%（重量/体积）,木聚糖酶220U.g-（1底物）,纤维素酶6FPU.g-（1底物）,果胶酶50U.g-（1底物）,选取吐温80（Tween80）、MgSO4、FeSO4、聚乙二醇（PEG）和牛血清白蛋白（BSA）作为酶解体系添加物,分别考察了其添加量对还原糖浓度的影响。试验结果表明：在稻草秸秆酶解体系中,Tween80、MgSO4、FeSO4、PEG和BSA5种化学物质各自最佳添加量分别为0.05、0.0005、0.02、0.01g和0.0005g.g-（1底物）;助催化作用强度依次为MgSO4〉Tween80〉BSA〉FeSO4〉PEG。添加MgSO40.0005g.g-（1底物）,48h糖化后,还原糖浓度达到72.45g.L-1,比对照提高了7.98%。试验结果表明添加适量化学物质可以有效提高还原糖浓度。     

鼠李糖脂二糖脂强化酶解木质纤维素

将经过纯化的鼠李糖脂二糖脂添加于纤维素酶酶水解试验中,以稻草、竹叶为底物,分析水解过程中纤维素酶酶活（以FPA计）及还原糖浓度的变化特征,探讨和分析鼠李糖脂二糖脂对稻草和竹叶中木质纤维素水解产还原糖能力、纤维素酶活的稳定性、发酵液表面张力和pH值的影响作用。结果表明,添加鼠李糖脂二糖脂对木质纤维素类底物酶水解过程中还原糖浓度的增加、酶活稳定性的提高有明显的促进作用,并且其促进作用随着表面活性剂添加量的适量增加而增强,当添加量为0．24％时,稻草和竹叶还原糖的产量分别提高了17．19％和27．68％。此外,水解反应结束后,加入鼠李糖脂二糖脂的水解液表面张力值显著降低,且随着添加量的增高而降低,当添加量为0．24％时,可分别降至63．4和60．8mN·m^-1左右,而pH值的变化微小。     

Enzymatic production of xylooligosaccharides from cotton stalks

Xylooligosaccharide (XO) production was performed from xylan, which was obtained by alkali extraction from cotton stalk, a major agricultural waste in Turkey. Enzymatic hydrolysis was selected to prevent byproduct formation such as xylose and furfural. Xylan was hydrolyzed using a commercial xylanase preparation, and the effects of pH, temperature, hydrolysis period, and substrate and enzyme concentrations on the XO yield and degree of polymerization (DP) were investigated. Cotton stalk contains about 21% xylan, the composition of which was determined as 84% xylose, 7% glucose, and 9% uronic acid after complete acid hydrolysis. XOs in the DP range of 2-7 (X6 approximately X5>X2>X3) were obtained with minor quantities of xylose in all of the hydrolysis conditions used. Although after 24 h of hydrolysis at 40 degrees C, the yield was about 53%, the XO production rate leveled off after 8-24 h of hydrolysis. XO yield was affected by all of the parameters investigated; however, none of them affected the DP of the end product significantly, except the hydrolysis period. Enzyme hydrolysis was maintained by the addition of fresh substrate after 72 h of hydrolysis, indicating the persistence of enzyme activity. The optimal hydrolysis conditions were determined as 40 degrees C, pH 5.4, and 2% xylan. The obtained product was fractionated via ultrafiltration by using 10, 3, and 1 kDa membranes. Complete removal of xylanase and unhydrolyzed xylan was achieved without losing any oligosaccharides having DP 5 or smaller by 10 kDa membrane. After a two-step membrane processing, a permeate containing mostly oligosaccharides was obtained.     

用于生物质酶解过程的纤维素酶研究进展

纤维素酶解效率是木质纤维素经济、高效生化转化的限制瓶颈。该文讨论了影响纤维素酶酶解经济性与高效性的多个要素,如:高滤纸酶活菌株的选育、发酵、酶解机理、酶解影响因素及酶解混合体系的优化等。该文研究表明,纤维二糖水解酶可能是决定发酵体系中滤纸酶活高低的关键单酶组分,同时,该酶可能也是预处理后生物质酶解体系中决定滤纸酶活效率的关键单酶组分。酶解过程中关键限速反应的认识及关键限制因素形成机制的揭示将成为纤维素酶生化转化研究的重点,这些机理机制的建立可为构建高比活力纤维素酶提供理论依据。     

土壤湿度和机械长度对棉花秸秆分解率的影响

新疆棉花秸秆产量巨大,但是棉花秸秆的木质素和纤维素含量较高,不易被分解,很难作为饲料利用。本文研究了棉花秸秆在不同条件(土壤水分、棉花机械长度)处理下的分解速率。从土壤水分条件来看,棉花秸秆在50%土壤饱和含水量下的分解最为理想,其分解率在100 d后达到54.08%;从棉花秸秆粉碎程度来看,棉花秸秆粉碎越细越有利于其分解,但是3 cm处理100 d后分解率为54.12%,而1 cm处理100 d后分解率只有47.42%,说明棉花秸秆分解需要一定的孔隙度。另外,棉花秸秆分解之后对土壤肥力也有很大影响。此次试验结果可为推广大田试验提供科学依据。     

甜高粱茎秆固态发酵制取燃料乙醇中试项目能耗分析

对以甜高粱茎秆为原料燃料乙醇中试项目的工艺进行了描述,对乙醇及副产品生产进行了能耗分析。该项目采用固态发酵工艺,乙醇转化率达到理论值的95.8%,并对剩余的茎秆渣进行综合利用,实现了余热回收利用,具有低排放的环保特性。项目年产无水乙醇1000t/a、发酵秸秆蛋白饲料1500t/a和秸秆纤维纸浆5000t/a。能耗分析表明,在考虑余热回收情况下,系统全年生产总能耗为4.31×106kW·h/a,无水乙醇的单位生产能耗为2759.67kW·h/t,蛋白饲料的单位生产能耗为36.86kW·h/t,秸秆纤维纸浆的单位生产能耗为298.41kW·h/t。无水乙醇生产工艺中回收余热量8.9×105kW·h/a。该系统中乙醇生产能量回收率为62.9%,高于以玉米等粮食原料生产乙醇的能量回收率。     

4JSM-2000型棉秆粉碎与残膜回收联合作业机的设计与试验

为提高新疆秋后棉地残膜回收机械化水平,解决传统残膜回收机械普遍存在的残膜回收率低、含杂率高、残膜易缠绕和作业效率低等问题,该文研制了一种可一次完成棉秆粉碎还田、残膜回收、残膜与棉秆及土等杂物分离作业的秋后棉秆粉碎还田与残膜回收联合作业机。该机使用锤片式粉碎装置和螺旋搅龙输送装置,作业时起膜齿将残膜揭起后堆积在起膜齿末端处;偏心滚筒式拾膜机构将残膜拾起并运送至卸膜机构,捡拾滚筒壁上的卸膜槽与卸膜叶片协调配合完成卸膜作业,卸膜叶片通过卸膜辊的高速旋转产生离心风力,使落入蜗壳壳体内的残膜沿风道进入残膜回收箱,完成残膜回收。田间试验结果表明,该机在作业速度为6.0 km/h时,作业效率为1.15 hm2/h、棉秆粉碎合格率为90.1%、残膜回收率84.4%、膜秆分离率87.3%,棉秆粉碎还田和膜秆分离效果较好。该机各项参数满足农艺要求,研究结果有利于解决棉田残膜污染问题。     

齿盘式棉秆收获机的设计

为提高棉花秸秆机械化回收水平,研究不同参数对棉秆机械化回收的影响,解决棉秆收获机漏拔、拔断率高等突出问题,该文研究设计了一种齿盘式棉秆收获机。齿盘式棉秆收获机由悬挂装置、限深轮、拔秆装置、排秆装置、液压系统组成。该机关键部件为齿盘式拔秆装置,作业时通过齿盘将棉秆起出,随后通过排秆装置将棉秆排至地表。棉秆的漏拔率、拔断率是评价齿盘式棉秆收获机作业性能的主要指标,通过Box-Behnken的中心组合试验方法对齿盘式棉秆收获机的工作参数进行研究,设计了三因素三水平二次回归正交试验,以齿盘的直径、齿盘速比、起拔高度为影响因素,建立响应面三维模型。分析得出各因素对作业质量的影响,同时对影响因素进行综合优化。结果表明:起拔高度、齿盘速比对棉秆拔断率影响显著(P0.01),起拔高度、齿盘直径及齿盘速比对棉秆漏拔率影响显著(P0.01),优化后的最优工作参数组合为起拔高度66.2 mm、齿盘直径627.59 mm、齿盘速比0.57。大田试验结果表明,在工作参数为起拔高度70 mm、齿盘直径630 mm、齿盘速比0.57作业条件下,棉秆拔断率达到1.5%,棉秆漏拔率3.0%,与理论推导值对比误差均小于4%。研究结果可为齿盘式棉秆收获机的结构完善设计和作业参数优化提供参考。