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     

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。     

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。     

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。     

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%。     

玉米秸秆稀酸水解糖化法影响因子的研究

该文通过分析水解还原糖成分,研究了温度、时间、稀酸浓度、固形物含量对水解效率的影响;并结合残渣组分分析研究了稀酸水解过程中纤维素、半纤维素降解的规律.研究表明:在试验条件下玉米秸秆的水解主要以半纤维素为主,随着温度、稀酸浓度和水解时间的增加,纤维素的水解逐渐增强.当水解温度超过1000C后,水解得糖率迅速增加,超过110℃,纤维素开始水解;玉米秸秆的水解在前40 min就基本完成,过长的水解时间对水解效率的提高意义不大;水解的酸浓度应控制在1.5%左右;玉米秸秆在低固含物的条件下,水解效率相对较高.方差分析结果显示:温度、酸浓度对水解效率的影响最大,温度和固含物的影响次之,粒径的影响不显著;温度和酸浓度、温度和时间的交互作用对试验结果有影响显著.根据方差分析,最佳水解条件A3B2C3D1E1:温度125℃、时间80 min、稀酸浓度1.5%、固形物含量7.5%,在该条件下水解还原糖得率为32.71%.     

玉米秸秆湿氧化预处理同步糖化发酵酒精

为了找到适合的玉米秸秆生产酒精工艺,该文采用碱性湿氧化预处理（195℃,15 min,Na2CO3 2 g/L,O2 1 200 kPa）与同步糖化发酵对玉米秸秆制备酒精进行了研究。结果表明：经过预处理,90%纤维素保留在固体中,回收率为95.87%。固体部分利用纤维素酶处理,在50℃ 24 h酶解率达到了67.6%。底物8%（质量分数）,经过142 h同步糖化发酵,酒精产量达到了理论酒精产量的79.0%。假定五碳糖和六碳糖都能够被利用,相当于1 t玉米秸秆能够产生262.7 kg的酒精。发酵过程中没有明显的抑制作用。该文为玉米秸秆发酵生产酒精提供了试验数据。     

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。     

金属阳离子促进酸预处理玉米秸秆效果

0.01%稀硫酸辅助超声波洗涤玉米秸秆可除去大量K、Ca、Mg及P元素。洗涤后秸秆用0.1%硫酸预处理时,硫酸中添加金属氯盐预处理时半纤维素降解率达37%,预处理渣的酶解率最高达23%;经洗涤的秸秆在未添加金属氯盐时,其值分别为17%和 12%。添加金属氯盐使反应体系溶液pH值降低,但添加与金属氯盐溶液的pH值相同的纯硫酸预处理经洗涤的玉米秸秆时,半纤维素降解率为19%,低于添加金属氯盐预处理的半纤维素降解率37%。几种氯盐中,FeCl3促进酸预处理半纤维素降解率高于其他几种。可知,金属氯盐特别是氯化铁能促进稀硫酸预处理玉米秸秆半纤维素降解率,且pH值降低不是引起预处理效率提高的关键原因。     

液氨和过氧化氢预处理对稻草酶解效果的影响机制

稻草是一种重要的木质纤维素资源,可以作为纤维素乙醇转化的原料。该试验通过高温过氧化氢(高温HP)、低温过氧化氢(低温HP)和液氨预处理(liquid ammonia treatment,LAT)3种预处理方式来克服生物质原料的酶解顽抗性,促进稻草酶解转化为可发酵单糖。对预处理后的稻草进行酶解试验,利用高效液相色谱法(highperformanceliquid chromatography,HPLC)定量测定了酶解液中的单糖含量,通过酶解转化率和单糖产量对预处理效果进行了分析比较。试验结果表明高温HP、低温HP和LAT 3种预处理方式均有效提升酶解率,其中LAT预处理的酶解促进作用效果最佳,高温HP预处理次之。稻草在120℃、预处理时间为60 min、30%H2O2水溶液与原料质量比为0.75∶1的高温HP预处理下,在纤维素酶添加量为15U/g时葡聚糖和木聚糖的酶解率分别为61.55%和47.82%,每千克干基稻草原料经144h酶解可生产单糖334.5 g。稻草在90℃、含水率60%、驻留时间为5 min、液氨与原料比例为1∶1的LAT预处理下,在纤维素酶添加量为15 U/g时,葡聚糖和木聚糖的72 h酶解率分别为88.62%和79.29%,每千克干基稻草原料经144 h酶解可生产单糖554.1 g,是未处理原料的2.9倍,总糖回收率达到90%。综上所述,LAT预处理稻草的酶解率显著高于其他单一预处理方法,该研究结果可为稻草制取燃料乙醇提供基础数据。     

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。     

复合微生物预处理玉米秸秆提高其厌氧消化产甲烷性能

为促进微生物预处理方法在提高玉米秸秆高效厌氧消化产甲烷方面的应用效果,该文研究了由黑曲霉(Aspergillus)、木霉(Trichoderma)、草酸青霉(Penicillium)和白腐真菌组成的复合微生物菌系HK-4,对玉米秸秆预处理及厌氧消化产气性能的影响。将复合微生物菌系加入到粒径为0.7~1 cm玉米秸秆中,在28℃恒温条件下190 r/min震荡培养15 d,测得纤维素、半纤维素和木质素的降解率分别可达64.52%、51.06%和3.89%。使用经HK-4处理过的玉米秸秆,用于沼气生产,发酵32 d,复合微生物菌系组共产生7364 m L气体,比未处理组提高了27.4%;预处理4 d,复合微生物处理组甲烷体积分数即可提升到40%以上,之后20 d在45%~53%之间波动,而未经HK-4处理过的玉米秸秆,甲烷体积分数在第6天才稳定到36.7%。     

纤维素超低酸水解产物的分析

基于木质纤维素类生物质水解为人类提供乙醇等能源、化工产品的重要性，该文以定量滤纸模拟生物质的主要组分－纤维素，以其超低酸水解试验得到的最佳工况下液体产物和固体残渣为研究对象，通过高效液相色谱(HPLC)结合KS-802糖柱对产物质中糖的种类进行了划分，以GC-MS对副产物进行定性，并通过扫描电镜(SEM)及热重和工业分析元素分析对固体残渣作了从表观到内部的研究，发现纤维素超低酸水解主要生成纤维四糖、三糖和二糖等低聚糖和葡萄糖及果糖，反应副产物有糠醛、羟甲基糠醛、乙酰丙酸及一些小分子酮、醛类和酸类极性化合物，水解残渣已完全改变了原始形貌，热裂解活性增强，残留物中碳和灰分含量有较大增加，最后根据分析结果探讨了纤维素超低酸水解的反应途径，为木质纤维素类生物质水解技术的规模化利用打下基础。     

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.