酸解秸秆固体残渣的同步糖化发酵产氢研究

以牛粪堆肥为产氢菌源、以玉米秸秆酸解后的固体残渣为底物进行同步糖化发酵产氢,系统考察了发酵温度和纤维素酶用量对产氢的影响.试验结果显示:当发酵温度40℃、纤维素酶用量20 IU FPA/g-substrate时,秸秆残渣中纤维素含量由326.6 mg/g-TS降至115.2 mg/g-TS,氢气产量可达到78.7 mL/g-TS,该研究为难降解的秸秆残渣寻找出一条新的资源化利用途径.     

玉米秸秆发酵产氢条件优化及其产氢特性研究

在批式培养试验中,以牛粪堆肥为天然产氢菌源,以酸解玉米秸秆为底物,通过厌氧发酵生产氢气。利用二因素三水平设计正交实验,考察了初始pH值和初始底物浓度对酸解玉米秸秆发酵产氢的影响,并系统研究了其发酵产氢特性。在初始pH 6.0、底物浓度10g/L的产氢条件下,酸解秸秆的最大产氢量和最大产氢速率分别为265.5mL/(g·TS)和7.9mL/h。通过扫描电子显微镜(SEM)对秸秆形貌进行分析,发现稀酸水解作用可以破坏秸秆的微结构,在发酵产氢过程中混合微生物可直接降解纤维素产氢。     

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。     

棉花秸秆厌氧发酵制氢研究

为获得可再生清洁能源氢气,以棉花秸秆为发酵产氢底物,污水处理厂活性污泥为产氢菌源,通过厌氧发酵产生可再生能源氢气。主要研究发酵底物质量浓度、发酵初始pH、预处理盐酸和氢氧化钠的浓度对棉花秸秆产氢性能的影响,同时探讨棉花秸秆发酵产氢气的类型。结果表明:底物质量浓度为10g/L,初始发酵pH为7.0时,用0.4mol/L盐酸在90℃下浸泡棉花秸秆2h,底物发酵产氢潜势最高,其累积产氢量为76.78mL/g,最大平均产氢速率为4.79mL/(g·h),混合气中氢气摩尔分数达63.38%,棉花秸秆产氢类型为乙醇型发酵产氢。     

酸酶法降解稻草纤维素工艺条件优化

以稻草秸秆为纤维素原料,利用稀盐酸对其进行预处理,再用烧碱调节起始pH值,利用自制纤维素酶液进行酶解,得出稻草纤维素降解糖化的较优工艺条件,并进行了最优降解条件纤维素水解液发酵产乙醇的初步试验.结果表明:稻草秸秆在盐酸浓度2.5％、温度126℃、固液比(g/mL)1:3的条件下处理1h后,在温度为55℃、起始pH值为5...     

木聚糖酶降解玉米秸秆的工艺研究

[目的]利用木聚糖酶降解玉米秸秆中的木聚糖,为玉米秸秆的生物降解提供参考。[方法]将玉米秸秆烘干、磨碎、过筛。采用单因素和正交试验研究酶添加量、pH值、酶解时间及酶解温度对玉米秸秆木聚糖降解率的影响。[结果]各因素对木聚糖降解率的影响由大到小为:pH值>酶解温度>酶添加量>酶解时间。酶解温度为50℃时,木聚糖降解率最大。木聚糖酶添加量为65×104U/g,酶解时间为20 h及pH值为4.0时,秸秆木聚糖的降解率最大,分别为27.80%、27.00%、26.37%。[结论]木聚糖酶降解玉米秸秆中木聚糖的最适条件为:酶添加量65×104U/g、pH值4.0、酶解时间20 h、酶解温度50℃,该条件下玉米秸秆木聚糖的降解率为26.61%。     

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。     

复合酶降解玉米秸秆工艺条件的研究

[目的]为了寻找玉米秸秆酶解的最佳工艺条件。[方法]采用5因素3水平的正交试验,利用复合酶进行玉米秸秆的酶解,研究降解玉米秸秆的最佳工艺条件,并利用扫描电镜观察秸秆在降解过程的形态结构变化。[结果]影响该复合酶降解玉米秸秆的因素为:pH值>底物浓度>反应时间>酶用量>反应温度。该复合酶降解玉米秸秆的最佳工艺条件为:酶用量0.20%,底物浓度5.0%,反应时间3.0 h,反应温度50℃,pH值5.0。此时,降解率最高(达27.6%)。电镜观察表明:玉米秸秆经酶解作用后表面蜡质结构被降解,内部的致密结构变得松散,出现空洞。[结论]该研究为玉米秸秆的生物利用提供了参考依据。     

纤维素酶处理玉米秸秆工艺条件的优化

以玉米秸秆粗纤维降解率为评价指标,通过单因素试验考察了pH、酶解温度、酶解时间和酶浓度对玉米秸秆酶解后粗纤维变化的影响,并在单因素基础上通过响应面试验优化了玉米秸秆酶解工艺参数,确定了玉米秸秆最佳酶解工艺:pH 5.0、酶解温度55℃、酶解时间60 h,酶浓度50 FPU/g,在此酶解条件下,玉米秸秆粗纤维降解率达到了45.62%。     

微波酸预处理玉米秸秆纤维素酶水解条件研究

【目的】将预处理过的玉米秸秆的髓、皮和叶子分别进行纤维素酶解处理,确定纤维素酶水解预处理后玉米秸秆不同部分的最适条件,找出最适合做燃料酒精原料的部分。【方法】分别对微波酸预处理后的玉米秸秆髓、叶子、皮纤维素酶水解的酶用量、pH值、温度、时间4个因素进行单因素试验和正交试验,并对正交试验结果进行验证。【结果】4个因素对玉米秸秆髓、叶子和皮纤维素酶酶解的影响顺序均为酶用量>温度>时间>pH。玉米秸秆髓、叶子和皮的最佳纤维素酶酶用量分别为3 000,3 500,4 000 U/g,最佳温度分别为44,44,47℃,最佳水解时间分别为84,96,96 h,最佳pH分别为5.2,5.4,5.4,在最佳水解条件下,水解液中还原糖含量分别为3.468 7,3.101 6,1.828 1 mg/mL。【结论】玉米秸秆的髓和叶子适合制备燃料酒精,秸秆皮所用的纤维素酶酶用量最大,但水解液中还原糖含量最低,不适合作燃料酒精的原料。     

降解玉米秸秆纤维素的真菌筛选及其产酶条件研究

从牛粪中筛选出1株降解玉米秸秆纤维素的真菌(ZJ7),并采用固体发酵试验研究其产酶能力.结果表明该菌固体发酵的最佳产酶条件为:培养基初始pH值为7.0,培养温度为30℃,最佳氮源为花生麸.     

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。     

不同方法糖化玉米秸秆的工艺优化

以玉米秸秆为原料,分别研究酶解糖化法和生物糖化法的糖化效果,以找出最优糖化工艺。结果表明,纤维素酶糖化玉米秸秆的最佳工艺条件为时间40h、纤维素酶量1 400U/g、温度30℃、pH值4.8,在此条件下的产糖量为73.4mg/g;黑曲霉糖化玉米秸秆的最佳工艺条件为发酵时间48h、接种量13%、发酵温度35℃、pH值4.8,在此条件下的产糖量为69.7mg/g。2种方法产糖量相差不多,从成本考虑,建议采用生物糖化法。     

一株降解玉米秸秆菌株的分离、鉴定及其降解能力的研究

从玉米秸秆上分离筛选出的S-3菌株能够分泌纤维素酶,具有降解农作物秸秆的能力.该菌经鉴定为芽孢杆菌属,其产纤维素酶活为172.786 U/g,最佳降解条件为发酵时间11d、发酵温度32℃、料水比1:2.5、S-3菌株用量10 mL.在上述条件下,纤维素占发酵干基的比率从最初的35.48％降到23.26％;木质素从最初的15.37％降到14.51％.     

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.     

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。     

牦牛粪便中纤维素降解菌的筛选及产酶优化

为筛选牦牛粪便中高效纤维素降解菌,实现高纤维素类饲料资源化利用。利用刚果红平板染色法初筛,纤维素酶活测定复筛,从甘肃省天祝县牦牛粪便中分离产纤维素酶菌株,并结合形态学观察、生理生化特征和16S rDNA基因序列同源性分析进行鉴定。对菌株培养时间、温度、初始pH、接种量条件进行单因素优化,并在优化的基础上采用响应面优化,将优化后纤维素酶液处理小麦、玉米和水稻秸秆,10 d后检测秸秆降解率。结果表明:分离筛选出1株产纤维素酶菌株M2,鉴定为Bacillus pumilus;初步确定该菌株发酵产纤维素酶最佳工艺条件为温度33℃、初始pH 6.5、接种量5%、培养时间30 h,羧甲基纤维素酶活最高为520 U/mL,与优化前相比提高了1.3倍;滤纸酶活为98 U/mL,与优化前相比提高了1.1倍;玉米秸秆的降解效果优于其他2种秸秆,玉米秸秆纤维素、半纤维素和木质素的降解率分别为36.2%、25.5%和4.3%。     

里氏木霉固态发酵产β-葡萄糖苷酶的研究

[目的]探讨利用稻草秸秆作为碳源固态发酵产β-葡萄糖苷酶的条件。[方法]以碱预处理的稻草秸秆作为碳源,确定里氏木霉固态发酵的优化条件,使用发酵生产的酶制剂对稻草进行酶解反应。[结果]在采用酵母提取物作为氮源、固液比1.0∶2.0(g∶mL)、温度28℃、初始pH 5.5、吐温-80浓度为0.2%和发酵时间为96 h时,菌株固态发酵的产酶条件最优。在此发酵工艺条件下,β-葡萄糖苷酶活力为8.9 U/mL。利用试验所产酶制剂对稻草进行水解,酶解得率为68.2%。[结论]该研究为里氏木霉固态发酵生产β-葡萄糖苷酶和酶解稻草的应用提供了一定的依据。     

不同生育时期玉米秸秆酸解还原糖产量变化及工艺条件优化

为了确定酸解预处理秸秆还原糖产量较高的玉米生育时期,为乙醇发酵生产提供较优原料,以"渝单8号"玉米为材料,采用DNS法测定不同稀硫酸预处理和酶解条件下拔节期、抽雄期、抽丝期、乳熟期、成熟期秸秆的总还原糖产量.对水解温度、水解时间、稀硫酸体积分数、固液质量比进行单因素试验,再通过正交试验优化预处理条件.结果表明:在稀硫酸预处理条件下,抽丝期的玉米秸秆总还原糖产量较高,更适合乙醇发酵生产;在处理温度110℃、处理时间40 min、硫酸体积分数2%、固液质量比1:15的最优预处理条件下,还原糖产量达549.42 mg/g.     

麦秆分步糖化发酵产乙醇的初步研究

利用小麦秸秆为原料进行分步糖化发酵产酒精.分别对影响糖化和发酵阶段的各因素进行了研究.结果表明,最适宜的酶解条件为:酶解温度50℃,以pH4.8的醋酸钠缓冲液为溶剂,底物浓度2%,1 mL稀释40倍的纤维素酶液,摇床转速150 r/min;正交试验确定的最佳酒精发酵条件为培养温度30℃,发酵72 h,起始pH4.8,N源补加量为1%,在此条件下当底物浓度为2%时,乙醇的产量可达4.83 g/L.