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.     

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。     

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     

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。     

非离子表面活性剂PEG对棉秆木质纤维素酶解的影响

为了提高纤维素的水解作用,减少酶的用量,该文研究不同分子量的聚乙二醇(PEG,poly ethylene glycol)表面活性剂对棉秆木质纤维素水解复合酶的影响,研究不同分子量的PEG对还原糖、纤维素酶、木质素酶、蛋白吸附率、酶动力学特征的影响。结果表明,2.5g/L添加量的PEG 2000、PEG 4000、PEG 6000和PEG 8000均能提高棉秆木质纤维素水解酶的活力,增加纤维素的转化率,减少蛋白的非特异性吸附率,提高棉秆木质素和纤维素的降解率,提高最大反应速度和降低酶与底物的亲和力,其中PEG 6000效果最好。3.0g/L的PEG 6000添加量对纤维素的转化率最高,达到58.12%(P<0.05)。对于吸附率,2.0、3.0、4.0、5.0g/L的添加量与对照相比差异显著(P<0.05),且相互之间差异不显著(P>0.05)。添加3.0g/L PEG 6000的表面活性剂能保持上清液中较高的蛋白浓度,水解3h后,没有添加表面活性剂的处理,纤维滤纸酶酶活从0.1245FPU/mL下降到0.012FPU/mL,下降了90.37%,添加PEG 6000后,FPA酶的活性恢复到0.041FPU/mL;水解48h,添加PEG 6000和不添加PEG 6000纤维素的转化率分别达到65.71%和54.68%,添加PEG 6000提高纤维素转化率20.18%。结果表明,PEG6000可以提高纤维素的转化率,为工业生产实践提供了参考。     

两步法预处理制备生物质燃料乙醇

为了扩展燃料乙醇制备的预处理工艺的发展方向,该文针对燃料乙醇制备的2种新预处理方法——半纤维素分离两步预处理法和木质素分离两步预处理法进行了试验研究。分别以能源植物柳枝稷和农业废弃物玉米秸秆为原料,考查了这2种方法对酶水解过程中糖产量的影响。结果表明,半纤维素分离两步预处理法对柳枝稷的较优处理条件为:第一步预处理用3%质量分数的过氧化氢溶液在50℃处理16h,第二步预处理用去离子水在121℃处理30min,最终酶水解可获得89%的纤维素转化率;木质素分离两步预处理法对玉米秸秆的较优处理条件为:第一步预处理用碱性乙醇溶液(1%质量分数氢氧化钠和70%质量分数乙醇)在80℃处理2h,第二步预处理为去离子水在135℃处理30min,最终酶水解可获得83%的纤维素转化率;扫描电镜观察,柳枝稷和玉米秸秆的纤维束均被破坏,纤维素酶的作用面积得到提高。同时,分离提取了部分半纤维素和木质素,可以回收提纯,应用于高附加值化学产品的制备。这一结果表明,这2种方法为实现燃料乙醇制备工程工业化提供依据。     

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。     

纤维素酶水解棕榈壳制取乙醇研究

先将棕榈壳置于多功能水解反应器中于200℃,4.0 MPa,液固比15∶1,搅拌转速500 r/min条件下纯水预处理5 min,半纤维素和纤维素含量分别从21.74%,45.42%变为2.35%,47.63%,再以一定比例混合预处理液与棕榈壳残渣,研究液固比,温度,加酶量和时间对棕榈壳糖化工艺的影响,结果表明液固比为16∶1最合适,低温37℃比高温50℃更有利于棕榈壳的糖化,从长时间看,加酶量并不完全与原料转化率成正相关,以小于10 FPU/g为宜。糖化效果取决于β-葡萄糖苷酶对葡萄糖的耐受性以及预处理效果。采用酿酒酵母对糖化液发酵,乙醇得率为77%。通过电镜扫描发现,预处理与酶解后的残渣的结构比原料明显疏松,长条状晶束结构有着不同的程度的破坏,但木质素结构破坏较小。     

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。     

加压氨解预处理玉米秸秆糖化工艺研究

以玉米秸秆糖化为目的,研究加压氨解预处理对玉米秸秆还原糖产量和脱除木质素的影响,以确定其最佳工艺条件。结果表明:影响加压氨解预处理的主要因素是氨水浓度和粒径,其最优条件为氨水浓度15%,时间6min,压力0.075MPa,基质浓度150g/L,粒径1mm,可以获得1.74%的还原糖得率和43.30%的木质素去除率。     

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。     

酸-超声波预处理及糖化水解稻草研究

采用室内实验方法,研究了酸-超声联合预处理稻草对其化学组成以及糖化效果的影响,并与传统酸预处理法的效果进行了对比。结果表明,与未经处理的稻草相比,经酸-超声波处理的稻草其半纤维素、木质素含量最高分别减少了64．46％、62．19％,纤维素含量最高则上升了73．20％,而酸处理的稻草相应数值只能达到56．72％、59．90％及53．41％。同时分别对两种方法的稻草糖化的工艺条件通过正交试验进行了优化,得出两种方法的稻草最佳糖化条件均为：pH值为4．8,温度为45℃,酶浓度为20mg·g-1。在该条件下,对于酸一超声波预处理稻草,在糖化108h以后还原糖浓度稳定并达到最大值26．4g·L-1,而对于酸预处理稻草,在糖化120h以后还原糖浓度才稳定并达到最大值26．2g·L-1,且前者能比后者产生更多的葡萄糖以及更少的木糖,更有利于提高后续酒精发酵的效率。     

甜菜细胞壁界面特征显著影响纤维素酶解效率

生物质不同器官、组织理化性质各异,这种异质性对纤维素酶解效率的影响有待深入研究。该研究以甜菜为研究对象,系统分析不同器官理化性质与酶解效率间的关系,探究细胞壁与纤维素酶的吸附特点及在酶解过程中的形态变化。结果表明,甜菜根、茎、叶酶解还原糖得率不同,根和茎的还原糖得率相近且高于叶,分别为14.64%和14.26%,叶还原糖得率较低为10.15%;酶解还原糖得率与木质素（P<0.01）、半纤维素（P<0.01）呈极显著负相关,而与比表面积（P<0.01）呈极显著正相关;甜菜根、茎、叶的薄壁组织更容易与纤维素酶结合,并且更易被降解。甜菜细胞壁界面理化特征是影响酶与底物有效吸附,进而影响纤维素酶解效率的关键因素。研究结果可为甜菜农业废弃物的利用提供参考。     

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。     

复合菌系MC1预处理对玉米秸秆厌氧发酵产甲烷效率的提高

采用高效纤维素分解菌复合系MC1对玉米秸秆进行预处理,以提高玉米秸秆厌氧甲烷发酵的效率和产气量。复合菌系预处理的结果表明,预处理发酵液的pH值呈先下降后升高的趋势,与以往的复合菌系发酵产物pH值特性相似。在14 d的预处理过程中,秸秆质量减少了59.0%,其中纤维素减少了53.1%,半纤维素减少了76.4%。发酵液中的可溶性糖含量最大值出现在第2 d,为1.44 g/L。化学需氧量（COD）和挥发性产物最大值均出现在第4 d,监测到的5种挥发性产物的量分别为乙醇2.38 g/L、乙酸0.57 g/L、丙酸0.11 g/L、丁酸0.62 g/L和甘油0.22 g/L,因此,处理4 d后最适合甲烷发酵。厌氧发酵的结果表明,与未处理的玉米秸秆的厌氧发酵相比,预处理后的秸秆总产气量和总甲烷量分别了提高了33.0%和58.1%。结果表明,MC1对玉米秸秆预处理后,可明显提高甲烷产量,具有较高的利用潜力。     

蒸汽爆破玉米芯水解液脱毒及其发酵生产燃料丁醇

为探究以玉米芯为原料生产燃料丁醇的最佳工艺技术,该研究对蒸汽爆破玉米芯水解液的脱毒方式及脱毒后的水解液的丙酮丁醇发酵进行了研究。结果表明:D301树脂对玉米芯水解液进行脱毒的综合效果最好,甲酸、乙酸和总酚的脱除率分别达到60%、46.04%和56.31%,香草醛脱除率为100%,对糠醛和5-HMF的脱除率分别达到了82.95%和87.52%;同时总糖的损失率为4.38%。D301树脂脱毒后的水解液经C.acetobutylicum CICC 8016发酵丁醇和总溶剂产量分别为5.2和7.5 g/L,葡萄糖和总糖的利用率分别达到100%和73.67%。当D301树脂脱毒的玉米芯水解液初始糖的质量浓度为50 g/L时,丁醇和总溶剂(丙酮、丁醇和乙醇)的质量浓度分别达到最大9.7和14.6 g/L。该研究为利用玉米芯工业化生产燃料丁醇提供了可靠的技术支持。     

基于抗氧化能力的牛血红蛋白的分步酶解工艺参数优化

为探究牛血加工利用新技术,提高牛血蛋白资源利用率。该研究采用分步酶解法提取牛血红蛋白的抗氧化肽粗提物,从6种蛋白酶中筛选出最适蛋白酶组合,通过单因素试验优化温度、pH值、料液比、酶添加量和酶解时间,并通过响应面设计进一步优化酶添加量和酶解时间,得到牛血红蛋白抗氧化肽粗提物的最佳酶解工艺。结果表明：牛血红蛋白分步酶解的最佳工艺为：料液比40 g/L,一次酶解：风味蛋白酶添加量3 800 U/g、时间130 min、温度50 ℃、pH值7.5;二次酶解：碱性蛋白酶添加量2 900 U/g、时间60 min、温度40 ℃、pH值9.0。此工艺条件下的牛血红蛋白抗氧化肽粗提物的ABTS自由基清除能力为（333.62±6.29）μmol /g,具有优良的抗氧化活性,可作为食源性抗氧化肽的来源。该研究为牛血等副产物的综合加工利用提供了新思路,同时为食源性抗氧化肽的研发提供理论基础。     

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。