稻草秸秆的碱性臭氧预处理效果

为了研究碱性臭氧预处理对稻草秸秆酶水解、表观结构及成分的影响,将稻草秸秆碱性臭氧预处理后进行酶水解,对处理前后的稻草秸秆进行了扫描电镜观察及成分分析,并对处理后溶液进行了紫外光谱分析。结果表明：碱性臭氧预处理能将稻草秸秆中的木质素氧化降解为小分子的有机酸,降低了稻草秸秆中木质素的含量,提高了纤维素的含量。扫描电镜观察显示经碱性臭氧预处理过的稻草秸秆,机械组织暴露,孔隙度大,酶解的有效比表面积大。在pH值5.0、每单位底物加酶量31.2 mg/g、45℃条件下,碱性臭氧预处理稻草秸秆酶水解120 h时还原糖达到了902 mg/g,糖化率为92.57%。在相同酶解条件下,碱性预处理与未处理稻草秸秆的糖化率分别为74.90%与53.53%。碱性臭氧预处理稻草秸秆的糖化率明显高于碱性预处理与未处理稻草秸秆的糖化率。     

微波强化酸预处理玉米秸秆乙醇化工艺研究

采用酸预处理正交试验和微波强化酸预处理试验,研究时间、温度、基质浓度、硫酸浓度及粒径对玉米秸秆糖化预处理效果的影响。结果表明：酸预处理时,时间、温度、硫酸浓度、基质浓度、粒径5个因素都是主要影响因子,其最佳条件为：时间2 h、温度130℃、硫酸浓度3%、基质浓度35 g/L、粒径0.50 mm;微波可强化酸预处理效果,提高糖化速度,秸秆还原糖得率与酸预处理的得率基本持平,微波强化酸预处理的最优条件为:粒径0.50 mm、基质浓度35 g/L,硫酸浓度4%,在255 W微波作用下预处理60 min。     

响应面法优化玉米秸秆蒸汽爆破预处理条件

在木质纤维素利用研究领域,高浓度还原糖的获得是实现其能源转化的基础。基于Box-Behnken试验设计,选取维压时间、蒸汽压强和碳酸氢铵浓度为主要影响因素,采用响应面分析法优化了玉米秸秆蒸汽爆破预处理的工艺条件,并建立了工艺数学模型。结果表明：最佳蒸汽爆破预处理条件维压时间227?s,蒸汽压强3.08?MPa,碳酸氢铵2.11%。爆破后的物料经48?h糖化,还原总糖浓度达到60.04?g/L,糖化率达到理论值（71.7%）的83.7%,并验证了数学模型的有效性。试验结果表明蒸汽爆破预处理可以有效提高还原糖浓度。     

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。     

不同预处理方法对稻草秸秆固态酶解特性的影响

该文研究了自然堆积、超声波、NaOH溶液以及H2SO4溶液等不同方法预处理后的稻草秸秆基质固态酶解特性,结合SEM电镜扫描、傅里叶变换红外光谱(FTIR)及X射线衍射对预处理前后稻草秸秆基质的结构特性进行了观察和分析,获得了稻草秸秆固态酶解的最佳预处理条件。结果表明自然堆积9d、质量分数分别为1.0%的NaOH溶液和15%的H2SO4溶液、超声40min的预处理条件能有效除去包裹在纤维素基质外表面的木质素和半纤维素,提高基质的酶解糖化效率。该试验中质量分数为1.0%的NaOH溶液预处理后的稻草秸秆通过酶解作用获得的还原糖产率最高,为126.3mg/g。该研究可为探索提高纤维素基质酶解糖化效率的方法提供参考。     

超低酸预处理结合酶解提高玉米秸秆糖化效率

为提高纤维素酶解糖化的效率,该文采用超低浓度硫酸水解预处理废弃玉米秸秆。重点考察了不同酸浓度、反应温度、反应时间条件下超低浓度酸水解及后续酶解的总还原糖、葡萄糖及木糖的产率,详细叙述了总还原糖及各种单糖在酸水解及酶解过程中的转化规律,通过正交试验确定酸水解的最佳工况为酸浓度0.1%,反应温度160℃,反应时间55 min,搅拌180 r/min,固液比1∶10。酸水解后进行酶解(酶用量5%,pH值4.6,时间24 h,温度50℃)得到还原糖、葡萄糖、木糖产率分别为56.22%、16.97%、18.83%。通过红外光谱和纤维素分析仪对酸水解和酶解后的残渣进行分析可知,纤维素、半纤维素的转化率分别为88.52%、95.18%,进一步计算还原糖、葡萄糖、木糖的转化率为88.11%、44.86%、72.49%。该方法较大程度避免了还原糖在酸水解过程中的降解,保证了半纤维素还原糖的转化效率,进一步提高了总还原糖的产率,为超低酸水解在燃料乙醇领域提供了新的应用途径。     

生物—碱氧化预处理玉米秸秆酶解条件的优化

白腐菌生物—碱氧化预处理（BAO预处理）具有环境友好、低能耗的优势,是一项很有前景的生产纤维质乙醇预处理技术。为获得预处理后玉米秸秆的最优酶解条件,通过动力学研究评价了纤维素酶负荷、反应时间、基质浓度对还原糖产量的影响,并利用响应面分析法优化了酶解反应温度、pH值和转速。结果表明,最适的酶解糖化条件为：酶负荷30 FPU/g,基质浓度20 g/L,反应时间48 h,pH 4.8,转速200 r/min,反应温度49℃。在此条件下,秸秆的还原糖产量达到（0.479±0.012）g/g。     

Br离子液体中微波辐射加热促进稻草秸秆酸水解制备还原糖

为了探讨微波辐射及离子液体对酸催化植物纤维素水解的促进作用, 以稻草秸秆为原料,在[Bmim]Br离子液体介质中,用微波辐射加热促进纤维素的酸水解,并对水解产物中的还原糖进行了测定。着重考察了微波辐射功率、微波辐射时间、硫酸浓度、反应温度等因素对还原糖收率的影响。结果表明,在[Bmim]Br离子液体介质中,用微波辐射加热促进稻草酸水解制备还原糖的最佳条件是：30.0 mL质量分数为10.0%的硫酸、[Bmim]Br10.0 mL、微波辐射温度85℃、微波辐射时间45 min、微波辐射功率500 W,在此条件下还原糖的收率达到了22.94%,而常规酸水解得到的还原糖收率为14.50%。显然,在[Bmim]Br离子液体介质中,微波辐射加热促进稻草酸水解所得还原糖收率大于常规酸水解的所得还原糖收率。由此可知,离子液体介质中,微波辐射加热能够促进植物纤维素的酸水解,并显著缩短糖化时间,使得还原糖的收率提高。     

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。     

白酒丢糟的酸酶联合水解糖化工艺

为充分利用白酒丢糟资源,探讨了酸酶联合水解法对其进行糖化以获得可发酵糖的可行性。以木糖和还原糖浓度为指标,研究温度、固液比、混合酸浓度和时间等因素对酸解效果的影响;在此基础上分析纤维素酶对酸解残渣(AHR)的酶解历程,并利用扫描电镜(SEM)、红外光谱(FTIR)和X-衍射(XRD)技术考察不同水解阶段丢糟的结构特性变化。结果表明,丢糟在温度为100℃、固液比为1:12g/mL和酸浓度为2.0%的条件下经混合酸水解120min可获得59.32g/L还原糖和6.49g/L木糖,该酸解阶段的半纤维素和纤维素转化率分别为77.38%和62.50%,木质素溶出率为43.50%。AHR在纤维素酶用量为4000U/g原料、温度为45℃和pH值为4.8的条件下继续作用2.5h可获得13.27g/L还原糖,该酶解阶段的纤维素转化率为66.67%,酶解率高达90.73%。结构特性研究表明,水解作用前后的丢糟形貌结构变化明显,孔隙率和比表面积增加,有利于纤维素酶对AHR中纤维结晶区的作用。FTIR和XRD结果显示,水解前后的特征组分所对应的吸收峰强度发生了变化,相对结晶度逐渐提高。白酒丢糟经酸酶联合水解作用转化为可发酵糖具有可行性。该研究可为丢糟生物质发酵制备乙醇提供理论基础。     

玉米芯碱液预处理条件优化

该文对木质纤维素原料玉米芯碱液预处理条件进行了优化,以去除木质素,提高半纤维素、纤维素的酶解得率为目的。采用单因素多水平和正交试验方法得到最优预处理条件为：预处理时间12 h,温度70℃,液固比23︰1,反应液中各物质质量分数为氨水2.5%、过氧化氢 0.6%、硅酸钠5%、硫酸镁0.05%。在此最优条件下,玉米芯残渣得率为59.74%、半纤维素保留率为56.60%、纤维素的保留率为86.20%、木质素的保留率为11.83%。残渣经分步酶解（木聚糖酶和纤维素酶）,半纤维素、纤维素、总的酶解得率分别为41.36%、88.09%、69.21%,比未经预处理的玉米芯酶解得率分别提高了39.18%、40.89%、44.88%。结果表明,酶解得率与半纤维素的损失、木质素的去除有直接相关性。     

NaOH协同辐照预处理提高稻草纤维素酶解转化率

为降低预处理成本,提升稻草纤维素的酶解效果,采用NaOH协同⁶⁰Co-γ射线辐照处理稻草,研究其对稻草中纤维素酶解转化率的影响,利用扫描电镜(SEM)、红外光谱(FT-IR)分析协同预处理对稻草微观结构的影响,并通过正交试验对协同预处理条件参数进行优化。结果表明,NaOH协同辐照预处理能显著提高稻草纤维素酶解转化率,优化后的预处理条件为400 kGy辐照剂量的稻草结合2%NaOH溶液,固液比1:15,50℃条件下处理4 h,按照10 FPU·g^-1加入纤维素酶溶液,于50℃、130 r·min^-1条件下气浴恒温振荡,酶解24 h后,其稻草纤维素转化率达到78.54%±1.20%。本研究结果为农业废弃物资源能源化高效利用提供了技术支撑和理论依据。     

Comparative study of crude and purified cellulose from wheat straw

A sequential totally chlorine-free procedure for isolation of cellulose from wheat straw was proposed in this study. The dewaxed straw was pretreated with 0.5 M NaOH in 60% methanol at 60 degrees C for 2.5 h under ultrasonic irradiation for 0-35 min and sequentially posttreated with 2% H(2)O(2)-0.2% TAED at pH 11.8 for 12 h at 48 degrees C, which together solubilized 85.3-86.1% of the original hemicelluloses and 91.7-93.2% of the original lignin, respectively. The yield of crude cellulose ranged between 46.2 and 49.2% on a dry weight basis related to wheat straw, which contained 11.2-12.2% residual hemicelluloses and 2.5-2.9% remaining lignin. Further treatment of the corresponding crude cellulosic preparations with 80% acetic acid-70% nitric acid under the condition given yielded 36.8-37.7% of the purified cellulose, which contained minor amounts of bound hemicelluloses (2.5-2.8%) and was relatively free of associated lignin (0.1-0.2%). The isolated crude and purified cellulose samples were comparatively studied by FT-IR and CP/MAS (13)C NMR spectroscopy, and the relative crystallinity was also estimated. The final stage treatment with 80% acetic acid-70% nitric acid decreased the hemicelluloses and lignin associated in the crude cellulose but led to 3.1-5.4% degradation of the original cellulose; in addition, the purity of the obtained cellulose was high. However, it was found that the final stage treatment is not severe enough to cause decrystallization of cellulose. The thermal stability of the purified cellulose is higher than that of the corresponding crude cellulose.     

秸秆干式厌氧发酵渗滤液回流技术研究

采用室内模拟试验方法,研究了秸秆干式厌氧发酵渗滤液回流量、回流方式对产气量的影响,分析比较了渗滤液的COD、VFA、pH变化以及其与产气率的相互关系。结果表明,在中温、底物浓度（TS）为18%条件下,发酵培养43 d,以0、0.2、0.4、0.6、0.8 L·d^-1的量回流,不同回流量处理间累积产气量差异不显著。底物浓度为20%、发酵84 d条件下,每天回流与产气趋势下降后回流以及两相法回流其总产气量较不回流对照分别提高了9.53%、23.13%、12.74%,其中以产气趋势下降后再回流的方式为最优。     

CrCl3预处理和表面活性剂对杨木酶解效率的影响

为了探究预处理和表面活性剂对纤维素酶水解效率的影响,该研究以杨木为研究对象,探究了温度对CrCl₃预处理的影响,同时从表面活性剂种类、用量和酶添加量3个方面分析表面活性剂对CrCl₃预处理后样品酶解的促进作用。结果表明：CrCl₃预处理对杨木组分分离有良好的促进效果,经160 ℃预处理后葡萄糖得率达到65.9%。通过结构表征发现预处理后杨木结构完整度降低,提高了纤维素的可接触面,进而提高了酶解效率。在酶解段加入木质素磺酸钙可显著缩短酶解时间,提高酶解效率,同时有效降低纤维素酶用量,最终酶解72h后葡萄糖得率达85.5%,当酶用量为该研究为提升木质纤维原料预处理效率和降低酶解成本提供了一定的理论支持。     

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85.74%和88.86%。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。     

微生物预处理油菜秸秆对提高沼气产量的影响

为研究微生物预处理技术对秸秆发酵制沼气的影响,采用混合菌剂对油菜秸秆进行预处理,利用红外光谱分析仪和扫描电子显微镜对预处理前后的秸秆进行分析。结果表明,混菌共发酵预处理11 d后油菜秸秆的纤维素、木质素、半纤维素降解率分别达到了37.4%、28.9%和29.9%。混菌共发酵预处理使油菜秸秆的木质纤维素内部结构发生较大改变,产生很多裂缝和空洞。以油菜秸秆为原料进行沼气发酵试验,发现预处理后的秸秆日产气量最高峰值较未处理的提高了37.6%,累计产气量提高了17.8%。由此可见,通过混合菌剂降解油菜秸秆中的纤维素、木质素和半纤维素,可促进秸秆生物质转化为沼气。     

化学预处理提高酒糟生物质酶解糖化效果

为促进酒糟生物质的酶解糖化,筛选适宜的预处理方法,以脱除木质素,提高综纤维素（纤维素和半纤维素之和）保留率为目标,研究比较了酸-超声波耦合（ultrasound-assisted acid pretreatment,UAAP）、液氨（pretreatment by soaking in aqueous ammonia,PSAA）、碱性双氧水（alkaline hydrogen peroxide pretreatment,AHPP）和酸性亚硫酸氢盐（bisulfite pretreatment,BP）4种预处理法对酒糟化学组分、结构特性和酶解得率的影响。结果表明,与其余3种方法相比,BP法处理后酒糟的纤维素和半纤维素保留率最高,分别为84.59%和84.87%,即综纤维素保留率为84.68%。与未处理酒糟（unpretreatment,UP）相比,4种方法预处理后酒糟的综纤维素酶解得率分别提高了49.12%（酸-超声波,UAAP）、55.48%（液氨,PASS）、92.79%（碱性双氧水,AHPP）和99.15%（酸性亚硫酸氢盐,BP）,其中BP法对酒糟酶解糖化的促进作用最有效。扫描电镜（scanning electron microscope,SEM）和X-衍射（X-ray differaction,XRD）结果显示,酒糟经不同方法预处理后表观结构发生了明显变化,木质纤维网络结构遭到破坏,表面呈现无规则或形状各异的膨松状态,沟壑明显,孔隙率增加,比表面积增大,有利于提高水解酶的可及性。化学组分和结构特性的变化说明酒糟的酶解得率与综纤维素的保留、木质素的去除、表面微观形貌变化以及纤维素结晶度等因素直接相关。总之,酸性亚硫酸氢盐（BP）法是适用于酒糟生物质糖化预处理的一种有效可行方法。