NaCl协同蒸汽爆破对玉米芯半纤维素分离及纤维素酶解效率的影响

研究了NaCl预浸协同蒸汽爆破预处理对玉米芯半纤维素分离和纤维素残渣酶水解的影响。结果表明,NaCl能够显著提高蒸汽爆破对玉米芯半纤维素的分离作用。当预浸NaCl溶液浓度为0.3 mol·L~(-1)时,爆破后固相残渣中半纤维素的残留量由单独蒸汽爆破的54.6 g·kg~(-1)玉米芯降低为34.5 g·kg~(-1)玉米芯,利用水浸提得到的木糖和木聚糖计算玉米芯木聚糖回收率达到86.53%,显著高于单独蒸汽爆破的59.95%。固相残渣纤维素酶水解转化率和玉米芯纤维素回收率分别为80.58%和74.57%,均高于对照组的73.01%和71.05%,但未达到差异显著水平。由此可见,NaCl协同蒸汽爆破能够显著增强蒸汽爆破对玉米芯的解构作用,提高木聚糖的回收率,但对纤维素酶水解作用不显著。     

堆肥过程中纤维素酶活与纤维素降解相关研究

采用室内小型堆肥反应器堆肥,测定CMC酶活性和β-葡萄糖苷水解酶活性,测定堆肥物料中纤维素、半纤维素和木质素相对含量,利用高效液相法测定葡萄糖和纤维二糖。结果表明,堆肥过程中,堆体温度前3 d迅速上升至45℃,进入高温期,维持8 d后进入降温期,最后与环境温度变化一致;β-葡萄糖苷水解酶活性第4天达最大值(1.482μmol p-Nitr·g-1DW·min-1),并在降温腐熟期维持在0.429~0.533μmol p-Nitr·g-1DW·min-1范围内;CMC酶活性变化趋势与β-葡萄糖苷水解酶活性相似,并在第7天达最大值(47.67μg glucose·g-1DW·min-1);纤维素和半纤维素降解趋势相似,均在高温期降解明显;木质素相对含量总体变化较小,且在降温腐熟期小幅增加。结果显示,CMC酶活性与纤维素和半纤维素降解呈正相关。     

接种菌剂对稻秸好氧厌氧两相发酵产气影响

为提高水稻秸秆在好氧厌氧两相发酵工艺中降解率,采用好氧水解阶段添加不同菌剂方法提高好氧产酸相纤维素降解率。结果表明,各处理组中木霉和黑曲霉混菌组较单一菌种组纤维素和半纤维素降解率更高,水解效果更好。其中木霉黑曲霉混菌曝气组,总酶活最高,纤维素和半纤维素降解效果最好,累积产甲烷量最高,TS产气量最高达到438.57 m L·g-1。由此可见,木霉、黑曲霉混菌并同时曝气供气方式能显著提高水稻秸秆固体有机物降解利用率,促进秸秆生物质转化为沼气。     

榛子粕抗氧化肽制备条件的优化及体外模拟消化的研究

为选出最佳的水解蛋白酶,选用碱性蛋白酶、中性蛋白酶、木瓜蛋白酶3种蛋白酶水解榛子粕蛋白,研究单一蛋白酶和复合蛋白酶水解产物的水解度、DPPH自由基清除能力和氨基酸含量,对榛子粕抗氧化肽制备工艺进行优化,分析体外模拟消化前后榛子粕抗氧化肽DPPH自由基清除能力和氨基酸含量的变化。结果表明:木瓜蛋白酶、碱性蛋白酶和中性蛋白酶水解产物水解度分别为2.89%,6.26%,9.50%。1N复合蛋白酶水解产物、1A复合蛋白酶水解产物、2NA复合蛋白酶水解产物和2AN复合蛋白酶水解产物水解度分别为6.31%,7.20%,6.25%,4.99%。木瓜蛋白酶、碱性蛋白酶和中性蛋白酶水解产物清除DPPH自由基的IC50分别为12.0,4.60和2.53mg·mL~(-1)。1N复合蛋白酶水解产物、1A复合蛋白酶水解产物、2NA复合蛋白酶水解产物和2AN复合蛋白酶水解产物清除DPPH自由基的IC50分别为3.05,3.50,3.25和2.81mg·mL~(-1)。木瓜蛋白酶、碱性蛋白酶和中性蛋白酶水解产物氨基酸总量分别为22.08,34.13和41.36g·100g-1。1N复合蛋白酶水解产物、1A复合蛋白酶水解产物、2NA复合蛋白酶水解产物和2AN复合蛋白酶水解产物的氨基酸总量分别为18.18,18.47,26.70和24.49g·100g-1。因此,选用中性蛋白酶为水解榛子粕蛋白的最佳酶源;通过响应面分析,确定制备榛子粕抗氧化肽的最佳工艺条件为:温度43.7℃、时间1.7h、加酶量17000U·g-1,中性蛋白酶水解产物水解度为11.57%、DPPH清除率80.38%、氨基酸含量46.07g·100g-1;体外模拟胃肠消化后,榛子粕抗氧化肽的清除DPPH自由基的IC50升高3.27mg·mL~(-1)、氨基酸总量降低l0.05g·100g-1。     

牛粪高温堆肥过程中木质纤维素降解及相关生物学特性研究

为探明木质纤维素在堆肥过程中的降解情况,以牛粪和砻糠为原料,进行为期112 d的小型堆肥试验,在不同堆肥阶段测定物料的木质纤维素含量及相关降解酶活性,并在高温和降温阶段从物料中分离鉴定纤维素降解菌。结果表明,堆肥过程中物料的纤维素与半纤维素含量逐步降低,总降解率分别为5626%和6147%;而木质素的相对含量略有增加;与木质纤维素降解相关的纤维素酶和木聚糖酶的活性均呈现先增高后降低的趋势,其酶活均在第42天达到峰值,分别为8575 μg glucose·g-1·DW·h-1 和16565 μg·reducing sugar·g-1·DW·h-1,而β 葡聚糖苷酶的活性在22～42 d之间维持在较高水平(279～330 μmol pNPG·g-1·DW·h-1);此外,在堆肥的高温和降温腐熟阶段均分离并鉴定出Pseudoxanthomonas,Bacillus,Paenibacillus,Ureibacillus和Geobacillus等5个属的可培养高温纤维素降解菌。     

异Vc钠生产废液复合玉米秸秆发酵生产高蛋白饲料研究

本研究利用异Vc钠生产废液(WEP)复合玉米秸秆进行固态发酵生产高蛋白饲料.通过富集培养、分离与鉴定等方法得到1株耐15%WEP的犁头霉(Absidia sp.)Z2菌株,在此基础上通过正交试验优化了Z2和白地霉混菌固态发酵WEP和玉米秸秆生产高蛋白饲料的条件.结果表明:m秸秆∶m麸皮=5∶1,固∶液(液体为15%WEP,1 g·L-1硫酸铵,0.5 g·L-1磷酸二氢钾,0.1 g·L-1的硫酸镁)=1∶4,初始pH值5.5,28℃,发酵4 d时发酵物料中的粗蛋白和真蛋白含量最高,分别为101.2 mg·g-1和62.5 mg·g-1,比对照分别提高了22.96%和26.01%;纤维素和半纤维素降解率分别为11.20%和8.57%,发酵后物料为黄褐色、香味浓郁.异Vc钠生产废液复合玉米秸秆经犁头霉和白地霉混菌发酵后提高了玉米秸秆作为饲料的利用价值.     

水分胁迫对油茶容器苗生理生化特性的影响

以一年生油茶容器苗为试验材料,采用称重法控制基质含水量,设置CK,T1,T2,T3,T4和T5 6个水分处理组,研究水分胁迫下容器苗的生理生化特征差异。结果表明:(1)CK组的叶片含水量和自由水/束缚水值都为最大,分别为68.5%和26.4,而其他4组随着基质含水量减少其叶片含水量和自由水/束缚水值逐渐减小。(2)相对电导率、过氧化物酶活性和丙二醛含量都随着基质含水量的减少而呈先减后增的趋势,其最低值拐点出现在T1组,分别为37%、11.1 U·min-1·g-1和0.3μg·g-1。(3)游离脯氨酸和可溶性糖的含量随着基质含水量的减少而增加,由CK组的231.4μm·g-1和40.4 mg·g-1增加到T4组的681.4μg·g-1和48.9 mg·g-1。综上所述,81%～90%的基质含水量最适合油茶容器苗木生长;当基质含水量超过90%时,叶片气孔开度减小,不利于苗木光合作用和呼吸作用等生理过程;当基质含水量下降至81%以下时,苗木开始受到干旱胁迫。在今后的容器育苗生产中,应保持基质合适的水分含量,以维持其正常生长。     

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%。     

木质纤维素分级处理工艺

将高温稀酸水解同乙醇萃取相耦连,对麦草中的3种主要木质纤维素组分纤维素、半纤维素、木质素进行分级分离.结果表明,细粉后的麦草在140℃、H2SO4体积分数0.5%、固液比1:20(W/V)的条件下处理10 min.麦草中的半纤维素含量由原来的34.6%降到4.34%.半纤维素水解木糖得率高达74.1%,固体残渣回收率为65.3%.此条件下处理后的固体残渣进行乙醇萃取分离木质素,最佳萃取条件为温度180℃、乙醇体积分数40%(含0.3%NaOH)、固液比1:50(W/V)、保温时间30 min,粗木质素得率高达89.5%.经以上两步分段处理后的粗纤维素疏松质软,回收率达到83.2%.     

酶解时间对灯盏花原生质体产量及活力的影响

原生质体是进行单细胞测序和基因编辑研究的理想材料。为了研究不同酶解时间对灯盏花原生质体分离的影响,采用纤维素酶1%+果胶酶0.3%+半纤维素酶0.5%酶液处理愈伤组织悬浮细胞2,3,4,5,6 h,纤维素酶0.5%+果胶酶0.2%+离析酶0.5%酶液处理幼叶4,6,8,10,12,14,16 h。结果表明,不同酶解时间,灯盏花悬浮细胞和幼叶的原生质体产量及活力均差异显著。悬浮细胞酶解5 h,原生质体的产量和活力达到最高,分别为3.73×105个·g-1、75.84%;幼叶酶解12 h,原生质体产量最高,达到1.17×106个·g-1,酶解10 h,原生质体活力最高,为80.98%。叶片的原生质体产量和活力明显高于悬浮细胞。     

MC1预处理对豆秸水解特性及产甲烷效率的影响

为提高大豆秸秆厌氧发酵产气性能,本文利用复合菌系MC1对灭菌秸秆(SS)及未灭菌秸秆(NSS)进行预处理,研究预处理时间对秸秆水解特性及产甲烷效率的影响。结果表明:MC1能有效降解大豆秸秆,SS经12 d预处理,其纤维素及木质素降解率分别为41.71%和29.92%,显著高于NSS(P0.05)。SS预处理体系中VFAs含量显著高于NSS(P0.05),且两者分别在预处理3 d及7 d浓度达到最高,分别为2.18 g·L~(-1)(SS)和1.52 g·L~(-1)(NSS),预示杂菌减缓了MC1对秸秆的降解速率。乙酸是预处理体系中最主要的VFAs产物,整个预处理期间SS和NSS水解液乙酸含量分别高于72.41%和56.23%。与未处理大豆秸秆相比,经过3 d预处理,SS和NSS预处理体系的甲烷累积产量分别提高了36.86%和34.27%,其最大产甲烷速率分别为21.69 mL·d-1·g-1VS和17.44mL·d-1·g-1VS,表明MC1预处理能有效提高大豆秸秆厌氧发酵性能。     

稻壳制备糠醛的研究

研究了糠醛生产的新原料-稻壳的硫酸水解试验。利用蒸汽加热在反应釜中分别对硫酸浓度、液固比、反应温度、反应时间4项参数进行了糠醛得率的对比研究。经过多批次试验,得出糠醛生产的最佳水解工艺参数:硫酸浓度为10%,水解时间为4 h,温度为170℃,液固比为6。糠醛得率达到理论量的62%,比玉米芯生产糠醛得率提高了12%。     

用玉米芯酸酶法制备低聚木糖的研究

研究了采用酸酶法水解玉米芯中的木聚糖制备低聚木糖的工艺条件.玉米芯预处理工艺:用60 ℃水浸泡玉米芯12 h,过滤,保留滤渣.玉米芯酸预水解条件:按固液比1∶6加入2.0 g/L的稀硫酸液,120 ℃预水解60 min,溶出总糖量15.01%,平均聚合度2.16.酶水解条件:pH值4.8,加酶量40 IU/g玉米芯,50 ℃水解4 h,溶出总糖量20.32%,平均聚合度1.74,玉米芯酸酶水解液中低聚木糖的相对含量达到62.37%.     

玉米芯木糖-纤维素酶法分级工艺研究

[目的]对玉米芯木糖-纤维素酶法分级工艺中的稀酸预处理、蒸煮预处理和木聚糖酶解工艺进行优化。[方法]以干燥的玉米芯为原料,先进行稀酸-蒸煮预处理,研究不同因素对木糖得率的影响,然后再对物料进行木聚糖酶酶解。[结果]得到的玉米芯酸预处理优化工艺为:固液比1∶10 g/ml,H2SO40.5%,水浴70℃,处理2.0 h,木糖的损失率为4.72%,木糖酶解得率为30.03%。酸预处理后玉米芯残渣蒸煮预处理条件为:固液比1∶10 g/ml加入水,在120℃预水解2.0 h,蒸煮液木糖得率为54.77%,总酶解得率为69.11%。酶水解条件:pH 5.0,加酶量2 800 IU/g玉米芯,50℃水解36 h,总酶解得率83.41%。[结论]玉米芯蒸煮预处理能提高木糖的得率,单一用稀酸预处理再酶解得到木糖的得率并不理想。     

纤维素、半纤维素分解菌MYB3和YB1菌株的生物学特性研究

对纤维素、半纤维素分解菌MYB3和YB1菌株在不同温度和pH值条件下的存活性、酶活性及对秸秆分解特性进行初步研究。结果表明:MYB3菌株存活的最适条件为35℃,pH值8时;YB1菌株为30℃,pH值9。2种菌在发酵中生成的纤维素酶活性最高,分别达到19.28U/mL(MYB3-玉米秸秆-3d)和19.5U/mL(YB1-稻草-3d);半纤维素酶最高分别达到6.66 U/mL(MYB3-玉米秸秆-2d)和17.17 U/mL(YB1-稻草-4d);淀粉酶活性最高分别达到9.84U/mL(MYB3-玉米秸秆-3d)和10.65U/mL(YB1-稻草-5d)。MYB3菌株适合玉米秸秆发酵,纤维素、半纤维素分解率(5d)分别为39.03%和14.67%;YB1菌株适合稻草发酵,纤维素、半纤维素分解率(5d)分别为31.53%和37.44%。     

小麦和玉米秸秆的亚临界水预处理条件优化及其生产燃料乙醇的研究

【目的】优化小麦和玉米秸秆的亚临界水处理条件,并考察最优条件下处理残渣的酶解和发酵特性。【方法】采用亚临界水法分别处理小麦和玉米秸秆,以水可溶部分的总还原糖含量为响应值,通过中心组合设计优化处理温度和时间,并研究最优条件下2种原料处理后的残渣的同步酶解和发酵生产乙醇过程。【结果】小麦和玉米秸秆的最优亚临界水处理条件分别为:194℃,0min和190℃,0min;在此条件下,处理后小麦秸秆中的木质素、纤维素和半纤维素含量分别比处理前减少44.9%,4.9%和74.7%,处理后的玉米秸秆对应的3种成分含量分别比处理前减少34.2%,7.2%和69.5%。小麦秸秆的残渣酶解-发酵率优于玉米秸秆,小麦秸秆处理后残渣的酶解率为35%,约为处理前(6.9%)的5倍;玉米秸秆处理后残渣的酶解率为28.8%,约为处理前(9%)的3倍;小麦和玉米秸秆处理后的残渣在35℃下分别发酵(残渣质量分数为11%),最终获得的乙醇质量浓度分别为12.8和10.4g/L。【结论】亚临界水预处理能有效去除小麦和玉米秸秆中的半纤维素和木质素,保留90%以上的纤维素,提高了酶解-发酵过程的效率。     

响应面法优化玉米芯同步糖化发酵预处理条件

预处理是利用木质纤维素转化生成乙醇的关键步骤。实验基于Box Behnken试验设计,应用Design Expert 8.0软件对玉米芯预处理条件进行响应面分析,建立以同步糖化发酵终点乙醇浓度为响应值的数学模型,结果表明：最佳预处理条件温度为88.6℃、时间为19.81 h、液固比为6.5、硫酸浓度为1.86%(v/v)。与未预处理的玉米芯相比,经预处理后的固体物料中半纤维素去除率达到77.58%,纤维素含量提高66.49%,利用自絮凝酵母SPSC01进行同步糖化发酵,终点乙醇浓度为12.4 g/L,接近预测值12.64 g/L。当加酶量为35 FPU/g时,发酵终点乙醇浓度可达20.54 g/L。     

预处理对废纸纤维素酶水解的影响

为了促进废纸类生物质资源的回收利用,采用蒸汽爆破、NaClO2处理、NaClO2结合NaOH处理、NaOH处理和氨水浸泡这5种方法对废鞋盒碎片进行预处理,以改善废纸的纤维素酶水解。分析了预处理后废纸中木素和半纤维素含量、纤维的表面结构和结晶度的变化,并探讨了这些变化对纤维素酶水解效果的影响。结果表明:蒸汽爆破预处理对木素和半纤维素的去除效果最好,碱处理对半纤维素的去除效果不好。预处理使原料的表面变得粗糙,尤其是NaOH处理导致的变化最大。预处理后,原料的结晶度有升有降。酶解试验表明木素和半纤维素的含量、原料表面粗糙程度与纤维素酶水解速率之间均不存在明显的相关性。但是结晶度与纤维素酶水解速率关系明显,结晶度越低,酶水解速率越快。NaOH预处理的原料结晶度最低,纤维素酶水解率最高,为45.4%。     

利用白腐菌与改性活性炭处置铀富集黑麦草残渣

为进一步获得铀富集黑麦草(Lolium perenne)生物法预处理的最佳工艺条件,实现其资源化利用,以氧化亚铁硫杆菌(Thiobacillus ferrooxidans)腐蚀黑麦草的剩余残渣为原材料,考察黑麦草残渣与LM2培养基的不同固液比下,接种10%白腐菌(Phanerodontia chrysosporium)对黑麦草残渣的降解作用。结果表明:在黑麦草残渣与LM2培养基与黑麦草残渣固液比为1∶11条件下,50 d处理残渣降解效果最好,能进一步降解残渣中37.78%的纤维素、42.87%的半纤维素和54.05%的木质素,黑麦草纤维素、半纤维素和木质素总降解率分别高达88.37%、89.89%和66.01%,并且黑麦草残渣的总失重率和总铀浸出率分别为49.70%和85.48%。利用硝酸改性活性炭,探究其投加量、溶液pH值、温度、时间等因素对降解废液中铀吸附的影响,结果表明改性活性炭在最佳吸附条件(改性活性炭投加量为0.72 g,溶液pH=6,25℃反应9 h)下铀的吸附率达93.62%,吸附容量达0.22 mg·g-1,能在一定程度上实现铀富集黑麦草的减量化和无害化。     

低聚木糖的制备及其对益生菌体外增殖的作用

针对玉米芯微波消解-内切木聚糖酶水解制备低聚木糖的工艺,以低聚木糖的得率为主体评价指标,通过单因素实验时影响低聚木糖得率的微波消解过程和内切木聚糖酶水解过程的因素与水平进行研究,并考察获得的低聚木糖对益生菌的体外增殖作用.结果表明:玉米芯酶法制备低聚木糖的最佳工艺条件为微波处理压力1.6 MPa,微波处理时间5 min,内切木聚糖酶用量140 U·g-1,酶解时间6 h;在最适条件下,玉米芯酶解液中低聚木糖的得率为82.5%,质量浓度为11.02 g·L-1;低聚木糖对益生菌的体外增殖实验表明,低聚木糖添加量在0.2%和0.4%时,分别可以对乳酸杆菌和枯草芽孢杆菌起到最好的增殖作用,分别达到311%和183%,添加量进一步提高反而会抑制这2种菌的生长.