微波前处理对水稻秸秆酶解性能的影响

[目的]利用微波预处理破坏秸秆中半纤维素、纤维素和木质素复合物,改善秸秆质地和结构,提高其生物降解效率,为秸秆生物质能开发创造条件.[方法]通过Box-Behnken设计和响应面法对水稻秸秆进行微波预处理优化试验,并通过秸秆结构表征比对来考察微波处理对水稻秸秆酶解性能的影响.[结果]利用响应面法得到微波前处理的最佳操作参数：功率（MI） 700 W,反应时间（IT）28min,固液比（SC）75 g/L.在最优条件下,秸秆的还原糖收率为11.86％,比未处理时增长了47.33％,与秸秆结构的FTIR、电镜等表征结果相符.[结论]微波预处理会破坏秸秆表面的蜡质和硅化细胞,还可以部分分解木质素与半纤维素复合物,提高了水稻秸秆的生物降解性能,具有良好的应用前景.     

高效木质纤维素分解菌Aspergillus fumigatus Z5原位分解小麦秸秆的研究

[目的]本研究旨在评价高效木质纤维素分解菌Aspergillus fumigatus Z5分解木质纤维素的能力,并以小麦秸秆为材料解析其分解过程。[方法]以小麦秸秆为唯一碳源,研究接种菌株Z5后小麦秸秆物理、化学特性及胞外水解酶活力,并结合扫描电镜、原子力显微镜、傅里叶红外光谱和二维核磁共振等方法,原位分析菌株Z5对小麦秸秆的分解过程。[结果]与对照相比,接种28 d后小麦秸秆的总碳相对含量减少了22.05%,总氮相对含量却增加了76.77%,而纤维素和半纤维素含量分别下降了36.97%和39.77%。电子扫描电镜和原子力显微镜观察结果表明,小麦秸秆表面在生物降解过程中发生了明显变化,28 d后表面出现孔洞,而且表面粗糙度由0.97%上升到43.83%。X-ray分析结果表明:随着降解时间的增加,小麦秸秆的结晶度由43.8%减小到28.3%,小麦秸秆中大部分的纤维素和半纤维素被菌株Z5分解。二维核磁共振分析结果表明:小麦秸秆中的多糖类、脂肪族类和芳香族类化合物都发生了分解,其中多糖类化合物最容易被降解,特别是β-D-木二糖和α-L-阿拉伯糖类化合物。[结论]菌株A.fumigatus Z5通过分泌多种胞外水解酶,从小麦秸秆的表面逐渐将纤维素、半纤维素等多糖类化合物分解,在农业废弃物处理及木质纤维类物质的资源化利用方面将具有较好的应用前景。     

沼液预处理对蔬菜秸秆厌氧消化性能的影响

为探究不同沼液预处理时间对蔬菜秸秆厌氧消化产甲烷特性的影响，以黄瓜、番茄、茄子和辣椒4种蔬菜秸秆为原料，用猪粪沼液在（35.0±0.5） ℃分别处理3、5、7和9 d后进行中温批式厌氧消化试验。结果表明，预处理时间对蔬菜秸秆木质纤维素降解效果及其厌氧消化性能均有较大影响。随着预处理时间的延长，各蔬菜秸秆中纤维素和半纤维素的降解率逐渐提高（1.53%～24.47%和2.11%～52.48%），但木质素难以降解。不同蔬菜秸秆的最佳预处理时间不同，番茄秸秆和辣椒秸秆的最佳预处理时间均为5 d，最大累积甲烷产量分别为147.95和99.17 mL·g^-1，较未处理分别提升36.52%和26.33%；黄瓜和茄子秸秆的最佳预处理时间均为7 d，最大累积甲烷产量分别为152.42和129.84 mL·g^-1，较未处理分别提升38.00%和27.42%。同时，沼液预处理能够缩短蔬菜秸秆的厌氧消化周期（T₉₀缩短了3～8 d）。整体上，沼液处理后4种蔬菜秸秆的产甲烷性能从大到小依次为：黄瓜秸秆>番茄秸秆>茄子秸秆>辣椒秸秆。综上所述，猪粪沼液作为预处理剂可以有效提高蔬菜秸秆的厌氧消化性能，且最佳预处理时间为5～7 d。     

9种植物秸秆纤维理化性能对比研究

[目的]本文旨在探讨9种植物秸秆(花生、油菜、芦苇、大豆、红薯、芝麻、棉花、小麦、水稻秸秆)纤维理化特性的差异,以及其替代天然植物纤维增强木塑复合材料的可行性。[方法]对9种秸秆纤维进行红外光谱(FTIR)和X射线(XRD)分析,并用激光共聚焦显微镜观察其表面微观结构。[结果]9种秸秆纤维红外光谱曲线基本相似;芦苇、油菜和棉花秸秆峰值较高,结晶度较高;芝麻和油菜秸秆抗吸湿性能高于其他7种植物秸秆材料,而小麦和水稻秸秆抗湿性差;9种秸秆纤维微观结构差异较大,芦苇、水稻和小麦秸秆长径比较大。[结论]在9种秸秆纤维中,芦苇和油菜秸秆具有较高的结晶度,小麦、水稻和芦苇秸秆具有较高的长径比以及较低的阻湿性,这些优异的理化特性都为秸秆纤维增强制备木塑复合材料提供了基础。     

磷酸预处理对小麦秸秆酶解糖化的影响

为提高小麦秸秆木质纤维素的能源化利用效率,在常压温和条件下用磷酸对小麦秸秆进行预处理,研究了预处理秸秆颗粒度、固液比、温度、时间对小麦秸秆酶解糖化率的影响,并用扫描式电镜分析了预处理前后小麦秸秆结构的变化.结果表明,在小麦秸秆颗粒度60目、固液比1.0∶8.5、温度70℃、处理时间1.0h的预处理条件下,小麦秸秆酶解糖化率50 min时从25.4％(未预处理)提高到70.3％(预处理).SEM分析表明,经磷酸预处理后小麦秸秆崩解为碎片,为后续的酶解糖化提供了良好的条件.     

一株高效降解麦秸木质素菌株的筛选及效能评价

为通过筛选为秸秆木质素的预处理及秸秆高值化利用提供一种相对温和且高效的微生物处理方法,并系统评价目的菌株对小麦秸秆木质素的降解效果,进而推动秸秆类木质纤维素生物质资源的高效转化及利用。本研究以小麦秸秆为原料,通过愈创木酚及苯胺蓝显色法进行初筛,选取在培养基上同时具有氧化圈及褪色圈的菌株,对筛选的菌株进行产酶历程分析,对预处理前后小麦秸秆的成分进行分析并采用扫描电镜进行表征,通过酶解糖化分析进一步验证菌株的木质素降解效能。经筛选获得一株能够有效降解小麦秸秆木质素的枝顶孢属真菌（Xenoacremonium sp.）,其发酵液漆酶活力为2.1 U/mL,木素过氧化物酶活力为1.6 U/mL,锰过氧化物酶活力为1.9 U/mL;在固液比1:3,120 r/min,28℃条件下,10 d后对小麦秸秆木质素降解效率可达44.53%,同时纤维素及半纤维含量分别提高了8.34%和23.93%;通过扫描电镜观察可以发现,经枝顶孢属真菌预处理后,小麦秸秆致密有序的表面明显被破坏,产生褶皱,结构出现了断裂、粗糙、空穴的现象;枝顶孢属真菌预处理的小麦秸秆,经纤维素酶及木聚糖酶水解后葡萄糖含量可达64 mmo...     

玉米秸秆预处理后的酶水解及丁醇发酵

[目的]寻求玉米秸秆预处理后的最佳酶解工艺条件。[方法]采用碱浸泡法和氨水浸泡法对玉米秸秆进行预处理，考察预处理方法以及温度、酶用量、pH值、底物浓度等因素对玉米秸秆酶水解的影响，得出最佳酶解条件，并利用最佳条件下的水解液进行丁醇发酵。[结果]碱法预处理玉米秸秆能有效地提高酶的水解效率。玉米秸秆经过预处理后的最佳酶水解工艺条件为：pH值4．5～5．0，温度50℃，底物浓度3．33％，酶用量950U／g秸秆。利用秸秆水解液进行丁醇发酵后，溶剂（丁醇、丙酮、乙醇）的产率比值为10．O：1．5：1．0，与传统发酵（6：3：1）相比，提高了丁醇所占的比值。[结论]该研究为以木质纤维素为原料进行新能源的开发和利用验提供试验依据。     

堆肥预处理对生物质厌氧消化特性的影响

[目的]探索通过生物预处理提高富含纤维素、木质素等难降解成分原料厌氧消化的产气率的最佳工艺和生物学特性。[方法]利用好氧堆肥的方式对生物质进行预处理,研究预处理对厌氧消化过程中产气率、甲烷含量、pH值、水解酶活性和COD去除率等特性的影响。[结果]经过3～6d的堆肥预处理,厌氧消化产期率明显提高,气体中甲烷含量达到70%,对提高COD去除率和原料中各种水解酶活性等均有明显促进作用。[结论]生物质堆肥预处理的最佳时间为4～5d。堆肥预处理可通过提高厌氧消化原料的初始温度和各种水解酶的活性,明显提高生物质厌氧消化过程中沼气产气率。     

不同预处理对秸秆木质纤维组分特性的影响

为研究沼液、组合碱和白腐菌3种不同预处理方式对玉米秸秆纤维组分(纤维素、半纤维素和木质素)含量及晶体结构的影响,分别将沼液与玉米秸秆按5∶2的比例混合预处理5d,组合碱(氢氧化钠和氢氧化钙质量比是2∶1)按1∶5的固液比例添加预处理5d,白腐菌按5%比例添加预处理10d。采用范式(Van Soest)纤维测定法、傅里叶变化红外光谱(FTIR)和X射线衍射(XRD)对预处理前后的玉米秸秆纤维结构变化进行研究。结果表明:经3种方式预处理后玉米秸秆的纤维组分含量均降低,其中组合碱预处理后玉米秸秆木质素结构的破坏程度比沼液和白腐菌预处理更加显著,有利于促进纤维素的转化,木质素含量分别下降7.73%、16.79%和6.92%;不同预处理后玉米秸秆纤维素的结晶结构均出现不同程度破坏,结晶度分别下降9.3%、12.4%和10.9%,其中组合碱预处理的结晶度下降最大,更加有利于增加纤维素酶的可及度,提高纤维素的水解效率;FTIR的分析结果表明,组合碱预处理对玉米秸秆纤维组分的结构破坏程度最大。本研究可为更高效、合理调控秸秆沼气工程预处理提供理论基础。     

厌氧消化中秸秆预处理技术的研究现状

综述了秸秆类生物质在参与厌氧消化过程前的各种预处理技术，主要包括物理、化学、生物等预处理。这些技术对秸秆厌氧消化的产气效果有一定提升作用，但也存在一些局限性，如物理预处理方法耗能高、化学预处理方法可能造成污染。目前厌氧消化中冰冻预处理技术研究还较少，冰冻能够高效破坏木质素并促进纤维素水解，为秸秆高效利用提供了一个新的探索方向。     

乳酸介质中麦草浆纤维素的降解及其结构的变化

[目的]为利用纤维素制备热塑性高分子材料提供依据。[方法]在一定温度下,将预处理后的原料（干燥麦草浆）浸入一定量的乳酸中,搅拌一定时间后干燥至恒重,研究温度、时间对纤维素聚合度和碘吸附值的影响,并分析麦草浆纤维素在乳酸介质中化学结构的变化。[结果]温度高于30℃时,纤维素开始降解,且温度越高,纤维素降解越剧烈。温度和搅拌时间对纤维素聚合度和碘吸附值的影响较大,而乳酸用量对其影响较小。红外谱图和X-衍射图谱分析结果表明,60℃之前,麦草浆在乳酸介质中主要发生物理溶胀和少量的降解;超过70℃后,麦草浆除发生降解外,还可能伴随着化学反应,但纤维素的晶型未发生改变。[结论]该研究为纤维素在乳酸介质中的改性提供了资料。     

粒度对高木质纤维素厌氧发酵产气特性的影响

[目的]探讨奶牛粪便厌氧发酵的最佳粒度.[方法]采用可控恒温厌氧发酵装置,研究不同粒度下奶牛粪便的厌氧发酵情况.[结果]粒度对奶牛粪便厌氧发酵各指标影响是明显的,60目和80目的奶牛粪便在厌氧发酵过程中累积产气量、TS产气率及原料转化率、VS去除率和木质纤维素降解率明显高20目和40目,60目和80目的TS产气率及原料转化率没有明显差别,意味着并不是粒度越小越有利于厌氧发酵原料的转化.[结论]对于奶牛粪便厌氧发酵,60目是最佳的粒度.     

高温纤维素分解菌筛选及JSU-5产纤维素酶特性研究

[目的]为产纤维素酶菌株的选育和产酶研究提供参考依据。[方法]从牛粪和麦秸秆堆肥中筛选出高温纤维素分解菌,对其产纤维素酶的条件：碳源、氮源、pH值、NaCl浓度、装液量等进行研究,并用正交试验确定最佳发酵条件。[结果]从筛选出的分解纤维素的11株高温菌种中选出产酶活性较高的JSU-5。其高温产酶条件优化结果表明,当pH值在6左右时,产酶活性最高;培养时间为5 d时,产酶活性最高;以麦草为碳源,产酶活性最高;以黄豆饼粉为氮源,产酶活性最高;较为适合的钠盐浓度为0.2%。培养基组分中影响纤维素酶活性的主要因素为碳源、水分和氮源。[结论]菌株JSU-5产纤维素酶培养基的最佳营养组成为麦草装量50 g/L,黄豆饼粉30 g/L,NaCl2 g/L,装液量60 ml,pH值为6.0,发酵温度为50℃。该条件下所产酶活力为113.4 U/ml。     

白腐菌对玉米秸秆产沼气的试验研究

[目的]研究白腐菌对玉米秸秆产沼气效果的影响。[方法]采用4株不同的白腐菌在相同的条件下对玉米秸秆进行预处理,预处理后的原料再进行干发酵制取沼气的试验研究。[结果]结果表明:原料以Cv处理后沼气产量最高,纤维素的降解效果最好,其总产气量是42 187 ml(按60 d计),产气率为703.1 ml/d,纤维素降解率为54.2%。[结论]木质纤维素降解率越高,沼气产量也越多。     

高效纤维素降解菌康宁木霉固态发酵配方优化的研究

[目的]研究康宁木霉的最优发酵配方。[方法]以活菌数和纤维素酶活性为指标,通过单因素试验和正交试验筛选康宁木霉最优化的固态发酵培养料配方。[结果]考虑经济因素,最终确定最优化培养料配方为麸皮30 g、草粉30 g、稻壳30 g、玉米面0 g、豆粕1 g、料水比1.0∶0.7:接种量为1%。[结论]该配方适合在秸秆发酵剂生产中推广应用。     

不同预处理方法对麦秆厌氧消化产气特性的影响

【目的】探索不同的生物和化学预处理方法对麦秆厌氧发酵产气的影响,为提高麦秆能源转化率提供依据。【方法】采用自行设计的可控恒温发酵装置,以经生物（复合菌剂、糖酵酶、沼液）和化学（NaOH（添加量为60 g/kg）和氨水(20 mL/L)）方法预处理过的麦秆和未处理麦秆（CK）为发酵原料,以常温厌氧发酵池的底物为接种物,在总固体（TS）质量分数为8%的条件下进行批次厌氧发酵（35 ℃）,分析复合菌剂、糖酵酶、沼液、NaOH和氨水对麦秆厌氧发酵产气量、甲烷含量和pH值变化的影响,并对其产气指标（干物质产气率、挥发性干物质（VS）产气率和甲烷平均含量）进行比较。【结果】各预处理方法均可明显提高麦秆的日产气量峰值,并可提早产气高峰的出现时间。各处理总产气量的高低顺序为：NaOH＞复合菌剂＞糖酵酶＞沼液＞氨水＞CK;与CK相比,不同生物和化学预处理方法可提高麦秆产气量5.85%～48.16%,提高甲烷平均含量15.06%～39.47%。经NaOH预处理的麦秆发酵后总产气量为12 620 mL,比CK提高了48.16%;甲烷平均含量为46.8%,比CK高出39.47%。随着发酵时间的延长,所有处理pH均呈先下降后升高直至趋于稳定的变化趋势。经NaOH处理的麦秆发酵后TS、VS产气率显著高于其他处理(P＜0.05)。【结论】用NaOH（添加量为60 g/kg）对麦秆进行预处理后在35 ℃下厌氧发酵,可以有效提高麦秆的产气量。     

瘤胃厌氧真菌和细菌对木质素含量不同底物的发酵特性

利用体外发酵法研究了瘤胃厌氧真菌和细菌对木质素含量不同底物(黑麦草叶、黑麦草茎、稻草秸、花生壳,木质素含量依次上升)的发酵特性.结果表明:瘤胃厌氧真菌体外发酵不同底物时的96 h累积产气量、底物干物质消失率和纤维素消失率差异均不显著,瘤胃细菌体外发酵时的干物质消失率和纤维素消失率均随底物木质素含量的上升而显著下降(P<0.05).此外,各真菌培养组96 h发酵液中,稻草秸组的木聚糖酶酶活力显著高于黑麦草叶和黑麦草茎(P<0.05),发酵相同底物时,真菌产生的木聚糖酶酶活力是羧甲基纤维素酶酶活力的23-65倍.各细菌培养组96 h发酵液中,黑麦草叶和黑麦草茎的木聚糖酶和羧甲基纤维素酶酶活力显著高于稻草秸(P<0.05).     

pH值对水稻秸秆厌氧发酵产沼气的影响

[目的]研究pH值对水稻秸秆厌氧发酵产沼气的影响，为促进秸秆发酵产沼气提供试验参数和理论依据。[方法]从产物生成、催化剂活性和原料利用3个方面评价不同发酵起始pH值对沼气产生的影响。[结果]在发酵液起始pH值为7．0时，稻草秸秆发酵产沼气的量最高，发酵液髑、VS降低程度最大，分别为29．2％和24．6％，且产气过程中辅酶含量也最大。[结论]控制发酵体系的pH值（7．0～7．2），使产甲烷茵处于最佳的生存状态，是提高水稻秸秆发酵产沼气的关键。     

不同麦秸秆还田量对机插水稻生长发育和产量的影响

[目的]研究不同麦(Triticum aestivum Linn.)秸秆还田量对水稻(Oryza sativa L.)生产的影响。[方法]供试水稻品种为南粳44(早熟晚粳)、扬粳4227(早熟晚粳)。采用裂区试验设计,设南粳44和扬粳4227为2个主区,主区内均设对照(无秸秆还田)、半量麦秸秆还田、全量麦秸秆还田3个裂区处理。[结果]在基肥、分蘖肥以及穗肥一致的前提下,随着麦秸秆还田量的增加,水稻前期分蘖起步越迟,茎蘖数、叶面积指数、干物质积累量、单位面积穗数均低于对照,但中后期叶面积指数、干物质积累量、单位面积穗数均呈相反趋势;水稻每穗粒数、千粒重、结实率以及产量随秸秆还田量的增加呈上升趋势;并且秸秆还田后土壤中有机质、碱解氮和全氮含量均高于对照以及试验前的土壤养分水平。[结论]该研究可为大面积秸秆还田种植水稻提供理论依据。     

常温下乙酰化小麦秸秆纤维制备高效溢油吸附剂的研究

[目的]研究常温下乙酰化小麦秸秆纤维制备高效溢油吸附材料。[方法]在常温、不加催化剂条件下,以小麦秸秆纤维为原料,利用琥珀酸酐为酰化剂,在二甲基亚砜(DMSO)和N-甲基咪唑(NMI)体系中进行乙酰化反应,制备高效溢油吸附剂。[结果]在常温、反应时间1 h、琥珀酸酐用量比4∶1的乙酰化反应条件下,成功制备出高吸油倍率、良好悬浮性、较好重复利用性和可生物降解的溢油吸附材料,并用红外光谱(FTIR)、X-射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)对改性前后小麦秸秆纤维的化学组成和形貌特征进行表征。[结论]该研究实现了常温、不加催化剂的条件下,对小麦秸秆纤维进行乙酰化反应,制备出性能良好的吸油材料,在溢油处理中具有很好的应用前景。