汽爆预处理对水稻秸秆纤维结构的影响

利用新型蒸汽爆破技术对水稻秸秆进行预处理,并对预处理后的秸秆进行结构成分测定及表征,以期通过改变秸秆结构成分提高其利用率。结构成分测定及傅里叶变换红外光谱结果表明,汽爆预处理前后秸秆纤维素含量变化不大,半纤维素含量变化大于木质素含量变化;在2.5 MPa、4 min爆破条件下,秸秆半纤维素含量降到最低,脱除率达到67.89%;在2.5 MPa、2 min爆破条件下,秸秆还原糖含量最高,达4.55%,为对照的5.62倍。扫描电镜与X-射线衍射分析结果表明,汽爆预处理后秸秆表面形态变化较大,结晶度随着压力与维压时间增加而增加。蒸汽爆破可快速、简便、高效地将水稻秸秆等生物质原料进行预处理,为实现其高效再利用创造条件。     

蒸汽爆破对烟叶木质纤维素和中性香味成分含量及其显微结构的影响

为研究烟叶爆破前后叶片中木质纤维素和中性香味成分含量及其显微结构的变化,用蒸汽爆破技术对烟叶进行了不同压力梯度的汽爆.结果表明:1)蒸汽爆破处理对叶片中的半纤维和纤维素有明显的去除作用,与对照相比,在0.6 MPa爆破时,两者含量分别降低49.26％和18.37％,木质素含量随汽爆压力的增加呈现先降低再小幅增加的趋势;2)蒸汽爆破在低压条件下(≤0.2 MPa)可激发小分子香味物质生成,糠醛、糠醇、2-乙酰基呋喃、5-甲基糠醛、苯乙醛、香叶基丙酮和巨豆三烯酮A含量都出现了增加,除香叶基丙酮,其余均与对照有显著性差异,但高压条件(＞0.2 MPa)下造成香味物质损失严重;3)新植二烯作为许多香味成分的前体物质,在0.6 MPa时,最大降解率达到57.58％,部分转化成小分子香味物质;4)爆破后的烟叶,其表征形态和微观结构均发生了明显变化,且随压力梯度的增加,变化越显著.结果显示:利用低蒸汽压力(≤0.2 MPa)爆破烟叶,可以较好的去除杂气和木质纤维素,激发小分子香味物质,明显改变烟叶显微结构.     

蒸汽爆破和化学处理对玉米秸秆化学成分的影响

为提高玉米秸秆的利用效率,研究了不同预处理方式对玉米秸秆化学成分的影响,并探讨了玉米秸秆爆破处理的最优条件。结果表明,常规2.0%NaOH溶液浸泡处理能显著降低玉米秸秆中半纤维素和木质素的含量(P0.05),同时能显著提高纤维素的含量(P0.05)。玉米秸秆经2%H_2SO_4溶液预处理后再爆破,可使秸秆中纤维素、半纤维素、木质素含量大幅度降低(P0.05);在压力2.5 MPa下,保压200 s进行爆破处理,能使秸秆中纤维素、半纤维素、木质素含量分别比对照组减少26.44%、82.99%、35.12%(P0.05)。研究结果为玉米秸秆的深加工利用奠定了基础。     

体外法评价汽爆处理对常见秸秆饲料品质的影响

为评估汽爆作为秸秆饲料化处理技术的可行性,通过常规化学分析、体外产气量法以及模型预测等方法综合评价3种常见秸秆的汽爆处理效果。结果显示:汽爆处理后,秸秆的干物质和灰分的比例显著升高(P0.05),同时中性洗涤纤维的比例显著降低(P0.01);不同种类秸秆的蛋白质、酸性洗涤纤维和木质素的比例变化不一致。汽爆处理消除(P0.01)了秸秆体外发酵的延滞期(lag),提高(P0.01)了产气速率(c),降低(P0.01)了理论最大产气量(B);汽爆处理对玉米秸和稻秸发酵产气的提升作用比小麦秸的效果好。汽爆处理显著提高(P0.01)秸秆的粗饲料相对值(%)和干物质采食量(%,BW)。以上结果表明,汽爆处理使秸秆理化特性发生很大变化,粗饲料品质显著提高。     

玉米秸秆预处理条件的优化

优化玉米秸秆预处理条件,测定其纤维素、半纤维素和木质素的含量,使其在生产过程中减少环境污染,降低生产成本和提高产率。将玉米秸秆切段除尘称量,先用亚硫酸氢钠浸泡,之后通过汽爆或蒸煮,再用氨水浸泡,然后烘干粉碎用蒸汽压力锅灭菌,最后进行液相色谱分析。结果表明,利用多种预处理方法相结合,使得纤维素、半纤维素、木质素分离开,切断其氢键破坏晶体结构,降低聚合度,有效去除木质素,提高纤维素、半纤维素的转化利用率。以亚硫酸氢钠浸泡24小时、3.0兆帕未挤干汽爆、氨水浸泡2小时的表现较好。     

蒸汽爆破对烟梗色度及内在品质的影响

【目的】探索蒸汽爆破条件对烟梗品质的影响,以提高烟梗在卷烟生产中的可用性。【方法】以制丝线上膨胀前烟梗（汽梗）为研究对象,设定维压压力为0.8,1.0和1.2 MPa,保持时间为30,60,和90 s,采用两因素三水平完全试验设计进行蒸汽爆破处理,测定蒸汽爆破处理（T1~T9）后烟梗的常规化学成分、总细胞壁物质、致香物质含量,检测烟梗色度和膨胀度,分析不同汽爆条件对烟梗色度和内在品质的影响。【结果】经蒸汽爆破处理后,烟梗还原糖和总糖含量降低,而烟碱含量增加,其中T5、T6处理烟梗的糖碱比和两糖比接近于优质烤烟质量,氮碱比相对较低,含氮化合物转化及化学协调性较好,其果胶质含量较汽梗分别降低7.71%和14.59%,半纤维素含量较汽梗分别降低23.95%和18.46%,总细胞壁物质和木质素含量相对较低。与汽梗相比,蒸汽爆破后烟梗的亮度（L）、黄度（b）明显降低,红度（a）和色差值（ΔE）均显著增加,饱和度（C）总体降低,其中T1、T3、T4、T5、T7处理烟梗色度同烟叶较为接近;蒸汽爆破后烟梗芳香族氨基酸降解产物、西柏烷类降解产物和类胡萝卜素降解产物显著降低,而美拉德反应物、叶绿素降解产物和中性致香成分总量明显升高,其中T5处理烟梗致香物质总量最高,促进了美拉德反应物的产生,烟梗膨胀度较高（达到153.02%）,膨胀效果较好。相关性分析表明,蒸汽爆破维压压力和维压持续时间与烟梗主要内在品质具有显著相关性,色度与部分化学品质具有显著相关性。【结论】蒸汽爆破维压压力为1.0 MPa,维压时间为60 s时,烟梗膨胀度达到153.02%,汽爆后烟梗的色度和内在品质相对较好。     

水稻秸秆饲料汽爆加工工艺改进与优化

[目的]为进一步提高水稻秸秆酶解还原糖产量,对水稻秸秆饲料汽爆加工工艺进行了研究。[方法]把汽爆的恒压保压过程分为保压蒸煮和爆破前升压两个阶段,并分别控制两个阶段的蒸汽压力。采用响应曲面分析法研究了保压蒸煮压力(A/MPa)、保压蒸煮时间(B/s)和爆破前压力(C/MPa)3个因素对水稻秸秆酶解后还原糖产量(D/%)的影响。[结果]A、B、C对D的影响均显著。随着A和C的增加,D明显提高;随着B的增加,D提高。在保证汽爆后秸秆饲料的感官特性前提下,对照组在A=1.6 MPa、B=140 s、C=1.6 MPa时,D为20.07%;目标组在A=1.6 MPa、B=140 s、C=2.2 MPa时,D最高,为37.48%,是对照组的1.87倍。[结论]改进与优化后的汽爆加工工艺能明显提高水稻秸秆酶解后还原糖产量。     

不同添加剂对藜麦秸秆裹包青贮品质的影响

以藜麦秸秆为研究对象,探讨不同添加剂对藜麦秸秆裹包青贮品质的影响。结果表明,纤维素酶和Sila-Max组对藜麦秸秆的青贮效果较好,与不加添加剂相比可显著降低中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维、氨态氮含量,同时显著提高乳酸和总VFA的含量,发酵品质较好,V-Score评分分别为81.63、83.71;添加乳酸菌和玉米粉可改善发酵品质,但差异不显著。与不加添加剂相比,添加尿素可显著提高蛋白质,但其氨态氮和pH含量较高。纤维素酶和Sila-Max适于用作藜麦秸秆青贮饲料的添加剂,其中Sila-Max表现最佳。     

碱和蒸汽高压对小麦秸秆中粗纤维降解率的影响

为降低小麦秸秆中木质素的含量,提高半纤维素和纤维素的利用率,应用氢氧化钠和蒸汽高压联合处理小麦秸秆。首先采用单因素试验研究氢氧化钠质量浓度、固液比和处理时间对降解木质素效果的影响,然后通过正交试验研究降解木质素的最佳处理条件。结果表明,降解木质素的最佳条件为:氢氧化钠质量浓度11.67 mg/m L、固液比1∶9.0(w/V)、121℃(0.15 MPa)处理45 min。在此条件下,半纤维素、纤维素、木质素降解率分别达到78.07%、14.11%、80.33%。     

不同预处理提高棉花秸秆还原糖酶解效果的研究

为缓解饲草短缺的问题,采用硫酸处理、微波处理、蒸汽爆破处理等9种方法预处理棉花秸秆,软化棉花秸秆中的木质素,增强饲喂时的适口性,提高棉花秸秆的利用率。结果表明:蒸汽爆破处理棉花秸秆的损失量最大,为39.00%。纤维素含量除了蒸汽爆破处理较低,其它处理均高于对照。木质素含量,除氨化(16℃)与对照接近外,其它的处理均低于对照。对预处理的棉花秸秆分别添加筛选自牛粪一组纤维素降解复合系和绿色木霉进行酶解试验。酶解结果表明:微波处理、氨化处理(16℃)、碱+微波处理、双氧水处理、蒸汽爆破处理绿色木霉的活性强于纤维素复合酶,碱/微波处理、氨化处理(30℃)、碱处理、硫酸处理的预处理棉花秸秆进行酶解效果纤维素复合酶的作用优于绿色木霉的效果。微波处理、氨化处理、碱+微波处理、双氧水处理、硫酸预处理酶解的效果较好。碱+微波波处理失重率最高,达到19.32%、酶解率最高,达到32.20%;硫酸处理糖化率最高,达到18.20%、转化率最高,达到20.23%;碱+微波处理葡萄糖得率最高,达到1.013%。     

蒸汽爆破对烟梗木质纤维素含量和微观结构的影响

为提高烟梗资源的利用率,实现资源高效利用,采用蒸汽爆破对烟梗进行处理,研究了在0.6,0.8,1.0 MPa爆破压力条件下烟梗中木质纤维素含量和微观结构变化特征.试验结果表明,在以水蒸汽为介质,爆破压力为1.0 MPa.保留时间20 s的处理条件下,木质纤维结构出现明显破坏现象,烟梗纤维素和半纤维素去除率分别达到16....     

乳酸分离稻草中纤维素和木质素的研究

[目的]为稻草中纤维素和木质素的进一步利用提供技术指导。[方法]采用乳酸分离稻草中的纤维素和木质素,研究温度对分离效果的影响,并分析不同温度下酸处理纤维素的组成和性质。[结果]温度低于115℃时,酸处理纤维得率随温度的升高快速降低;乳酸木质素得率随温度的升高呈先升高后降低趋势,但温度高于130℃时,乳酸木质素得率降低。随着温度的升高,酸处理纤维中纤维素的含量先升高后降低,125℃时纤维素含量最高;温度低于110℃时,酸处理纤维中木质素含量随温度升高呈降低趋势,温度高于110℃时,升高温度对木质素含量影响不大。红外光谱分析结果表明,分离得到的乳酸木质素中含有较多的极性基团。[结论]在该试验条件下,最佳保温温度为125℃。     

外源氮肥、磷钾肥对棉秸秆堆腐的影响

【目的】研究外源氮肥、磷钾肥对棉花秸秆腐解过程的影响,为棉秸秆肥料化、基质化利用提供理论依据。【方法】采用网袋堆制熟腐法,设置棉秸秆自然堆腐、棉秸秆添加氮肥(尿素)堆腐、棉秸秆添加磷钾肥(磷酸二氢钾)堆腐共3个处理,分别在堆腐的前期(0~7 d)、中期(7~14 d)、后期(14~21 d)、末期(21~28 d)取样,测定棉秸秆质量及纤维素、半纤维素、木质素含量,分析棉秸秆累积失重率和阶段失重率,以及3种纤维成分的累积降解率和阶段降解率。【结果】添加氮肥可提高棉秸秆累积失重率,比自然堆腐提高6.7%;添加磷钾肥后,棉花秸秆失重率比自然堆腐降低了6.3%。添加氮肥后棉秸秆的降解速率在堆腐初期与自然堆腐相比有明显下降,之后降解速率加快。自然堆腐和添加磷钾肥处理的降解速率在堆腐初期最快,中期有显著下降,之后缓慢上升。添加氮肥和磷钾肥均能提高纤维素、半纤维素和木质素的降解率。在堆腐末期,和自然堆腐相比,添加氮肥或磷钾对纤维素的累积降解率分别提高178.29%和47.82%;添加氮肥和磷钾肥对半纤维素的累积降解率基本相同,提高幅度在40.6%左右;添加氮肥和磷钾对木质素的降解率分别提高9.13%和59.6%。纤维素降解最快阶段,添加氮肥是出现在堆腐末期,磷钾肥是出现在堆腐后期,CK是出现在前期和中期。半纤维素降解最快阶段,3种处理都是在堆腐前期。木质素降解最快阶段则都出现在堆腐前期和中期。【结论】添加氮肥和磷钾肥均能促进棉秸秆堆腐的降解程度,氮肥降解程度要高于磷钾肥,氮肥对棉秸秆的降解趋势与CK和磷钾肥有不同之处。氮肥对纤维素降解的促进程度要高于磷钾肥;氮肥和磷钾肥对半纤维素降解的促进程度基本相同;磷钾肥对木质素降解的促进程度要高于氮肥,降解变化过程也不相同。     

蒸汽爆破/氧化钙联合预处理对水稻秸秆厌氧干发酵影响研究

为了提高水稻秸秆在厌氧干发酵中的利用效率,采用蒸汽爆破、氧化钙以及蒸汽爆破/氧化钙联合预处理(以下简称"联合处理")水稻秸秆,考察不同处理方式对水稻秸秆的理化性质和厌氧干发酵的影响。结果表明:从扫描电子显微镜照片观察到,联合处理组与其他处理方式相比对水稻秸秆结构破坏最彻底。木质素含量测试结果显示,经过联合处理水稻秸秆中木质素含量从17.2%下降到12.2%,去除率可达29.1%。纤维素酶水解实验中,联合处理组的葡萄糖产量与木糖产量分别为877.56 mg·L~(-1)和400.85 mg·L~(-1),比CK组提高了85.43%和1 283.39%。在厌氧干发酵实验中,联合处理组产甲烷延滞期最短(5 d),比CK组缩短了约6 d,第30 d累积产甲烷量占总产甲烷量(60 d)的86.4%,而CK组仅占55.7%,原料产甲烷率提升最明显(0.24 L·g-1VS),比CK组提高了20.0%。动力学模型拟合结果表明,与蒸汽爆破处理、氧化钙处理相比,联合处理组对厌氧干发酵的促进作用最显著。     

生物预处理秸秆纤维特性及复合材料的性能研究

  目的  探究生物预处理对秸秆纤维及其与脲醛树脂制备的复合材料性能的影响,为秸秆基复合材料的制备及发展提供理论依据。  方法  接种微生物菌剂(秸秆腐熟剂)对水稻Oryza sativa秸秆进行好氧发酵处理,测定不同处理时间下水稻秸秆中半纤维素、纤维素、木质素等的变化,测试并对比未经生物改性处理秸秆纤维(S₀)、经生物改性处理5 (S₅)和10 d (S₁₀)秸秆纤维的结晶度和微观形貌,制备秸秆纤维/脲醛树脂复合材料,分别标记为F₀、F₅、F₁₀,比较不同生物预处理时间下秸秆基复合材料的表面性能和力学性能。  结果  改性处理后秸秆表面的硅和蜡等物质被去除,但较长的生物改性处理时间(10 d)会破坏秸秆纤维自身结构。相比于S₀和S₁₀,S₅的纤维素相对含量最高,为37.99%,结晶度也最好,为47.8%。3种秸秆基复合材料中F₅疏水性最好,表面能最低,冲击韧性最大(7 665.64 J·m?2);F₁₀抗弯性能更好,静曲强度和弹性模量分别为27.73和20 354 MPa,相比F₀分别提高了59.00%和50.17%。  结论  生物改性处理可以改善秸秆纤维的表面性质,提高秸秆纤维/脲醛树脂复合材料的性能,生物改性处理5 d的秸秆纤维更好,制备的复合材料性能更优良。图4表1参28     

腐秆剂快速分解水稻秸秆的机理及效果研究

利用测定酶活力的方法测定不同时间段内添加腐秆剂对水稻秸秆中纤维素酶、半纤维素酶、酚氧化酶活性的影响,结果表明:腐秆剂的添加对3种酶的活性提高有显著影响。利用纯种分离技术测得腐秆剂的添加对细菌、真菌、放线菌3种微生物的量在不同生长时期具有促进作用。同时通过定量分析程序添加腐秆剂后纤维素、半纤维素和木质素的降解率均有所提高。     

蒸汽爆破预处理油菜籽的多酚得率及抗氧化活性

油菜籽经0.4、0.7、1.0 MPa等3种压力及维压1、3 min的蒸汽爆破预处理后,采用低温压榨法分离菜籽饼及油,分别测定其多酚得率、组成及抗氧化活性,探究蒸汽爆破预处理对其的影响。结果表明：相同维压时间下提高爆破压力或相同的压力下延长维压时间,制备的菜籽油颜色逐渐加深;经蒸汽爆破处理后菜籽饼多酚得率为7.12~8.42 g/(100 g),菜籽油多酚得率显著提高,1.0 MPa下维压3 min时,菜籽油多酚得率最高,为0.56 g/(100 g);菜籽饼中生成了2,6–二甲氧基–4–乙烯基苯酚(canolol)、儿茶素、咖啡酸等物质,其中canolol的转化生成量最大,且一部分迁移到菜籽油中,0.7 MPa下维压3 min时,菜籽饼和油中canolol含量达到最大,分别为12 120.00、4680.00 mg/kg;DPPH、ABTS和FRAP法测定的菜籽油提取物的抗氧化能力显著提升,但菜籽饼的抗氧化能力变化幅度较小;多酚得率与提取物的抗氧化能力之间存在显著或极显著的正相关。可见,蒸汽爆破可作为提高菜籽油中多酚含量及抗氧化活性的一种有效预处理技术,蒸汽压力0.7 MPa、维压3 min可作为一个较优的汽爆条件用于油菜籽的加工处理。     

蒸汽爆破维压时间对胡枝子成分、结晶度及酶解糖化的影响

为研究爆破维压时间对胡枝子原料化学成分、结晶度的影响，采用蒸汽爆破预处理方法，以胡枝子为原料，在爆破压力为2.25 MPa，爆破维压时间为2、3、4、5、6、10 min的条件下进行试验。结果表明:蒸汽爆破处理后纤维素、木素含量变化不大，而半纤维素含量显著降低；蒸汽爆破处理后的物料结晶度比未处理的木质纤维素原料提高了60.67%。以胡枝子为酶解糖化原料，考察了温度、时间、用酶量、底物浓度4个影响因素，得到了最佳的条件为:温度46℃、时间60 h、用酶量80 U、底物浓度5%。在此条件下，对比了原料与不同蒸汽爆破维压时间处理后胡枝子物料的酶解糖化率。结果表明:蒸汽爆破预处理可使糖化率提高约2.8倍，达到84%，极大地提高了纤维素酶的可及度，是一种有效的预处理方法。