发酵和酶解共处理玉米秸秆研究

[目的]探究发酵和酶解共处理玉米秸秆效果。[方法]利用有效微生物发酵玉米秸秆,并对发酵后玉米秸秆进行酶解。采用单因素法,考察温度、pH值、酶与底物比、处理时间对酶解效果的影响。[结果]发酵和酶解单独处理玉米秸秆,效果均不理想;有效微生物群可以软化秸秆,利于酶解。在温度为50℃、pH值为4.8、酶与底物比为15g/kg、处理时间为72h的条件下,纤维素酶酶解发酵后的秸秆所得总糖有较大幅度提高,还原糖提高较小。[结论]该研究为玉米秸秆综合利用及饲料开发提供了试验依据。     

预处理及木质素酶对玉米秸秆酶解糖化效果影响

以玉米秸秆为原料,以酶解糖化分析、扫描电镜及傅里叶红外光谱验证为检测指标,建立了高效玉米秸秆预处理方法及条件,并进一步探讨了酶解糖化过程中各木质素酶与纤维素酶、木聚糖酶的协同作用效果及酶解糖化过程中各木质纤维素酶的最佳添加比例及添加量。结果表明：2%CaCO₃+1%H₂O₂在料液比1∶11,温度120℃,时间70 min条件下,可较好地去除木质素并保留纤维素及半纤维素组分;酶解糖化试验表明,木质素酶中漆酶对预处理玉米秸秆水解起主要促进作用,各木质酶的最优添加量分别为漆酶8 U/g,木素过氧化物酶10 U/g,锰过氧化物酶6 U/g,此条件下水解液中的混合糖含量为116 mmol/L,比未添加木质素酶含量提高了16%。试验为低酶用量、高糖得率的高效木质纤维素降解复合酶体系的建立及玉米秸秆木质纤维素原料的高效转化利用奠定了基础。     

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。     

玉米秸秆发酵养鹅法

利用发酵玉米秸秆粉养鹅,如从1月龄至4月龄出栏,每只鹅可节约粮食3千克;如喂后备母鹅3个月,每只鹅可节约粮食13．5千克,而且生长速度较快。其方法是(按发酵100千克秸秆饲料计算)：     

不同预处理方法对玉米秸秆酶解和乙醇发酵的影响

研究不同预处理方法对玉米秸秆酶解和乙醇发酵的影响。比较玉米秸秆经粉碎、汽爆和水热3种预处理后酶解液葡萄糖含量、酶解率、乙醇得率以及发酵液中抑制物乙酸、糠醛和羟甲基糠醛的含量,对不同预处理方法进行评价。结果表明:水热超细玉米秸秆能有效提高酶解率,在固液比2:10,酶解48h时,生成葡萄糖含量为60.6g.L-1,纤维素酶解率为63.13%,并且产生的乙酸、糠醛和羟甲基糠醛的含量很低;以此水解液发酵生产乙醇,乙醇含量为28.29g.L-1,乙醇得率为46.68%,为理论乙醇得率的91.5%。说明采用水热超细秸秆可有效提高纤维素酶解率和乙醇得率。     

玉米秸秆发酵养鹅法

利用发酵玉米秸秆粉养鹅,如从1月龄至4月龄出栏,每只鹅可节约粮食3千克;如喂后备母鹅3个月,每只鹅可节约粮食13.5千克,而且生长速度较快。其方法是(按发酵100千克秸秆饲料计算):1.30千克玉米糠麸加0.2千克秸秆生物制剂,拌匀。2.将拌匀并加入生物制剂的玉米糠麸再加入到69.8千克     

酶解和小曲糖化法对紫甘薯酒发酵参数的影响

采用酶解法和小曲法糖化紫甘薯,比较了两种糖化方法对紫甘薯酒发酵过程中pH、还原糖、淀粉、可溶性固形物、色素、聚合色素及酒精度等发酵参数的影响。结果表明：两种方法的pH变化趋势相同,差异很小;小曲法对淀粉和还原糖的利用较充分;酶解法处理的紫甘薯发酵醪比小曲处理的可溶性固形物高;酶解法紫甘薯酒的最终酒精度低于小曲法紫甘薯酒;酶解法发酵醪的色素和聚合色素含量均比小曲的高。酶解糖化法较适合于紫甘薯的糖化。     

酶菌协同发酵玉米秸秆生产蛋白饲料的研究

为提高玉米秸秆饲料的营养价值,首先,通过添加不同发酵剂确定最佳发酵剂为纤维素酶和酵母菌混合物;然后,通过单因素试验和正交试验,优化酶菌协同发酵玉米秸秆生产蛋白饲料的工艺,考察了发酵时间、酶菌比例、料液比和发酵温度对玉米秸秆发酵饲料粗蛋白含量的影响。结果表明,最佳工艺条件为:发酵时间48 h,酶菌混合比例8︰15,料液比1︰20,温度35℃。在此条件下,发酵产品的粗蛋白含量达29.71%,较发酵前提高4.67倍。     

糖化处理对玉米秸秆干物质、纤维组分瘤胃降解影响

利用３头瘤胃瘘管牛进行瘤胃培养试验,研究了糖化发酵处理玉米秸秆在瘤胃内的降解动态。结果表明：经糖化发酵处理的玉米秸秆粗蛋白含量增加,在瘤胃中,干物质、纤维降解速度加快,有效降解率增大。     

响应面法优化玉米秸秆穰发酵燃料乙醇的研究

为提高玉米秸秆的综合利用,以玉米秸秆穰为发酵原料进行乙醇固态发酵,通过单因素试验考察pH、发酵温度、发酵时间、酶浓度4个因素对玉米秸秆穰发酵燃料乙醇的影响,在单因素试验基础上利用响应面法建立玉米秸秆穰发酵乙醇产量的数学模型。根据此模型进行工艺参数优化,以乙醇生成率为指标,确定玉米秸秆穰发酵燃料乙醇的最佳工艺条件:pH 5.1、发酵温度39℃、发酵时间28 h和酶浓度45 U/g。在此条件下,玉米秸秆穰发酵燃料乙醇的理论产率为0.249 0 g/g,实际得率为(0.237 6±0.000 7) g/g,生产1 t燃料乙醇需要4.002 t的玉米秸秆穰干料,玉米秸秆穰发酵燃料乙醇的理论转化率为95.77%,进行3组验证试验,乙醇转化率实测值为(95.44±0.28)%,验证了数学模型的有效性,为提高以玉米秸秆穰为原料发酵燃料乙醇提供参考。     

提高玉米秸秆纤维素酶解率的预处理研究

[目的]比较使用不同预处理方法对媒介纤维素水解率的影响.[方法]用稀酸法、稀碱法、亚钠法对玉米秸秆进行预处理,再用纤维素酶对玉米秸秆中纤维素进行水解.[结果]在50℃、pH为4.8、固液比为1:30、酶浓度为2.7g/L、反应时间为24h的条件下,可获得较理想的酶解率.经亚钠预处理后的玉米秸秆,纤维素含量上升最多,酶解率最高,亚钠预处理后的酶解率达到39.07;,是未经处理的秸秆酶解率(9.8;)的4倍.[结论]预处理破坏了玉米秸秆的纤维素结构.采用亚钠法-酶法结合工艺处理玉米秸秆进行纤维素酶解可显著提高酶解率.     

乙二醇预处理棉花秸秆糖化条件的优化

以乙二醇预处理的棉花秸秆为试验材料,以酶解时间、酶解温度、pH、底物质量浓度和纤维素酶浓度为试验因素,设计单因素试验、Box-Behnken试验,考察各因素对还原糖质量分数的影响,优化酶解糖化条件。结果表明,纤维素酶浓度和酶解时间对还原糖质量分数的影响极显著,二者的交互作用对还原糖质量分数有显著影响。还原糖质量分数与纤维素酶浓度、底物质量浓度、酶解时间之间的回归模型有统计学意义,各因素的影响主次顺序为纤维素酶浓度酶解时间底物质量浓度。酶解糖化优化条件为纤维素酶浓度90FPU/g、底物质量浓度47.2g/L、50℃、pH 4.8下糖化72h,还原糖质量分数高达486.9mg/g,显著高于原秸秆糖化效果(178.2mg/g)。     

不同氮源和金属离子对玉米秸秆发酵产沼气的影响

[目的]用自行设计的厌氧发酵装置,以玉米秸秆粉末作为发酵物料,探究在中温条件下添加不同氮源和金属离子对沼气产生过程及产生量的影响.[方法]用排水集气法收集产生的气体量,用点燃法来测定沼气产量.[结果]碳酸氢铵、尿素和酵母浸粉对沼气产量均有提升作用,其中碳酸氢铵为最佳氮源,磷酸二氢铵对沼气产生有抑制作用;物料中添加NaCl、KCl、MgCl2和CaCl2后,对提高沼气产量效果明显,其中,以添加NaCl效果最好.[结论]单纯以玉米秸秆作为发酵物料来生产沼气不利于产甲烷菌群的生长发育,通过添加外源氮源来降低物料组成的碳氮比可以提高沼气产量;在保持适宜的碳氮比条件下,添加适宜适量的电解质可以显著提高沼气产量;产甲烷菌群对NaCl和KCl有较高的耐受性,NaCl不仅可以显著提高沼气产量,而且可缩短产甲烷菌群的产气启动时间,从而缩短产气周期.     

甜高粱秸秆发酵生产乙醇的研究

实验结果表明:用2.0%NaOH+2.0%HCl预处理的甜高粱秸秆粉纤维素含量可以达到52.56%,显著高于未经处理的甜高粱秸秆粉;甜高粱秸秆粉经2.0%HCl+2.0%NaOH预处理后,糖化效果优于其它处理;当糖化温度为50℃时,甜高粱秸秆粉的糖化率最高;反应体系的pH为5.0时,糖化率最高;糖化时酶加量以15 IU/g为宜;3种突变菌株比较而言,lwl79发酵产乙醇比较高,乙醇终浓度为15.48 g/L。     

细微化对玉米淀粉结晶结构和糖化效果的影响

通过行星式球磨机对玉米淀粉进行湿法细微化处理,并采用双酶法对玉米淀粉进行糖化,调查细微化对玉米淀粉结晶结构和糖化效果的影响。显微镜观察和X-射线衍射分析表明,玉米淀粉颗粒在湿磨1 h以后转变为非晶态;湿磨可消除液化反应对玉米淀粉酶解葡萄糖收率的影响,无液化反应时,湿磨1 h玉米淀粉的葡萄糖收率为99.5%,远高于原玉米淀粉的41.6%,在70℃的条件下液化,液化时间的长短对湿磨1 h玉米淀粉和原玉米淀粉的葡萄糖收率的影响较小,葡萄糖收率均维持在99%左右。由此可见,对玉米淀粉进行湿磨可使淀粉颗粒非晶态化,消除液化反应对淀粉酶解葡萄糖收率的影响。     

利用多菌种固态发酵降解玉米秸秆

以玉米秸秆和麦麸为原料,利用具有降解纤维素和半纤维素能力的黑曲霉、地衣芽孢杆菌、酵母、植物乳酸杆菌4种菌混合发酵,降低原材料的纤维素含量,提高玉米秸秆的饲料营养价值。由单因素试验确定各种菌接种时间、发酵时间、无机水含量、温度;由正交试验确定秸秆和麦麸的最佳比例。结果表明:发酵温度37℃、发酵时间6 d、秸秆与麦麸比例为2∶1、水的添加量50 mL,粗纤维降解率为26.68%。采用4种菌分批发酵,即先用黑曲霉和芽孢杆菌发酵72 h后,再添加酵母和乳酸杆菌继续发酵,粗纤维下降率为27.95%,蛋白质含量为24.67%。     

不同添加剂对玉米秸秆为主的TMR青贮发酵品质及饲用价值的影响

[目的]探讨不同添加剂对全混合日粮(TMR)的发酵品质、有氧稳定性、营养成分以及采食性的影响,为更有效地利用玉米秸秆资源提供科学依据。[方法]将粉碎玉米秸秆、紫花苜蓿、糖渣与混合精料按40%、5%、40%和15%的比例混合后,分别添加0.02%复合菌(处理Ⅰ)、0.02%复合菌+1.5%尿素(处理Ⅱ)、1.5%尿素(处理Ⅲ)、0.02%复合菌+1.5%尿素+0.1%食盐(处理Ⅳ),将混合原料的水分含量调整至45%并调制全混合TMR青贮,并利用上述TMR青贮进行了绵羊饲喂试验,研究不同添加剂对全混合日粮的发酵品质、有氧稳定性、营养成分以及采食性的影响。[结果]发酵过程中各处理TMR青贮饲料的温度无明显升高。乳酸和总酸含量在各处理间无显著差异(P0.05),但尿素添加处理青贮的p H呈略升高趋势。处理Ⅱ、Ⅲ、ⅣCP含量均增加至10%以上,比对照提高30%以上,而中性洗涤纤维(NDF)和酸性洗涤纤维(ADF)含量显著降低(P0.05)。随着有氧暴露时间的延长,各处理TMR青贮的乳酸含量减少,而p H上升,但前4 d内的变化相对缓慢。处理Ⅳ的干物质采食量、采食率、干物质消化率显著高于其他处理组(P0.05)。[结论]以玉米秸秆为主的全混合日粮中添加复合菌、尿素和盐调制发酵TMR的效果最佳,提高其TMR青贮的贮藏性,改善适口性和饲料价值,可供在生产上可以推广使用。     

玉米秸秆发酵生产乙醇的工艺研究

[目的]研究玉米秸秆被稀硫酸预处理后,经纤维素酶转化,并利用混合茵发酵生产乙醇的工艺条件。[方法]以唐山丰润当年产玉米秸秆为研究对象,用1．0％的稀硫酸预处理,用里氏木霉生产纤维素酶,在纤维素酶、热带假丝酵母、酿酒酵母共同作用下采用同步糖化共发酵法生产乙醇。[结果]结果表明,纤维素酶生产的最适条件为：玉米秸秆由稀硫酸处理后,滤渣中添加适量营养,接入1．8×10^7～1．9×10^7个／g底物Tr／choderma reesei TJK-108孢子悬浮液,于30℃固态培养7d。最适发酵条件为：发酵温度31℃,发酵周期72h,转速120r／min,纤维素酶用量35IU／g（对底物）,热带假丝酵母与酿酒酵母的接种比2：1,酵母菌接种量为10％。在最适发酵条件下,乙醇产率为0．150g/g（乙醇／玉米秸秆）,比其他试验组产率都高。[结论]玉米秸秆是价廉易得和来源丰富的可再生资源和能源,被纤维素酶转化后可以生产乙醇部分替代石油,这不仅有利于环境保护和资源再利用,而且可减少温室气体的排放和缓解化石能源的危机。