木质纤维素生物质预处理技术的研究进展

预处理技术是利用木质纤维素生物质制取燃料乙醇的关键技术,该技术的改进和完善可提高纤维素的水解率,进而降低燃料乙醇的生产成本。笔者从预处理的必要性出发,综述了物理法、物理-化学法、化学法和生物法预处理木质纤维素生物质技术的国内外研究进展,对各种技术的处理效果进行了分析和总结,并对预处理技术的发展提出了展望和建议。     

木质纤维素类生物质的应用和预处理研究进展

本文总结分析了我国木质纤维素类生物质的利用方式、预处理方式和水解动力学,并详细介绍了几种现在比较热门的处理方法,包括稀酸处理法、高温液态水法和固体酸催化法。稀酸在酶水解预处理中得到了广泛的应用,稀酸的脱木质素作用较弱,但是半纤维素的溶出率高;高温液态水预处理技术具有无需添加化学试剂、降解产物少等优势;固体酸催化法可以在较低的反应温度下实现纤维素的水解,并且催化剂可以回收利用。最后对各种预处理技术在木质纤维素糖化领域中的研究和应用前景进行了展望。     

木质纤维素预处理技术

纤维质物料的预处理是木质纤维素原料生产燃料乙醇的关键步骤。介绍了木质纤维素的组成结构及其对纤维素水解的影响,概述了酸碱处理、湿氧处理、爆破处理、氨爆破处理等方法,对预处理技术的发展前景进行了展望。     

褐腐菌在木质纤维素降解中的研究进展

为了研究褐腐菌在木质纤维素降解中的作用,综述了国内外近5年褐腐菌对木质纤维素的预处理、生物降解、生物质转化、发酵能力等方面的研究进展,发现其在环境价值和生物技术方面的潜能,而有关生物降解或转化方面的研究大部分都是单独的,缺乏系统化。因此,加强褐腐菌对木质纤维素剩余物的降解与利用,能为其今后的生产应用提供理论基础。     

碱处理对甜高粱秸秆渣组成结构及酶解糖化效果的影响

以甜高粱品种M81为试验材料,以清洗烘干后未经处理的甜高粱渣为对照,在常温、高温高压、微波条件下Ca(OH)₂和常温条件下NaOH处理甜高粱秸秆渣,调查处理后甜高粱秸秆渣木质纤维素组成结构及纤维素酶酶解糖化情况。结果表明,采用的4种处理都能有效地改变甜高粱渣木质纤维素组成结构,其中氢氧化钠常温长时间处理对于木质素与半纤维素的溶降效果最好,3种石灰处理对半纤维素的溶解也均有一定作用。扫描电镜观察石灰高温高压与氢氧化钠常温两种处理对于木质纤维素结构的改变不同,前者木质纤维素表层木质素结构被侵蚀严重,呈破碎状附着在纤维素表面,内部纤维结构仍紧密排列,后者木质纤维素束状结构溶胀降解,表层木质素成分被大量去除,被包裹的纤维素组分显露,纤维素网断裂且纤维素表面出现许多小孔。经这4种方式处理后的甜高粱渣,木质纤维素中纤维素与半纤维素经纤维素酶酶解糖化,葡萄糖和木糖产物浓度都有所提高,分别达到对照的1.5、2.1、1.9、4.2倍和3.1、5.0、4.9、2.4倍;木质纤维素纤维组分的直接转化率与相对转化率的含义与计算方法不同,两种计算方式对于甜高粱木质纤维素生物质原料预处理方式的选择和效果的综合评价具有指导意义。     

半纤维素和木质素去除对纤维素糖化过程的影响

采用稀酸常压法、稀酸加压法、稀碱常压法、湿氧化法和稀碱—蒸汽爆破法等方法,对麦秆木质纤维素进行预处理,然后利用纤维素酶对处理后的纤维素进行糖化,考察不同预处理方法对生物量的回收率、纤维素回收率、半纤维素的去除率、木质素的去除率,以及纤维素糖化率的影响。实验表明,木质纤维素中木质素的去除是影响纤维素糖化率的关键因素。当采用湿氧化技术处理麦秆时,木质纤维素的去除率为48.4%,半纤维素的去除率为39.5%时,纤维素的糖化率最大,可达到78.2%。     

氯化胆碱类低共熔溶剂对木质纤维素分离及其利用的研究进展

为了去除木质纤维素固有复杂抗性结构，实现木质纤维素原料的高效利用，研究人员不断开发新的木质纤维素预处理技术。低共熔溶剂(Deep Eutectic Solvents, DESs)作为一种绿色溶剂，具有成本低、制备简单、热稳定性好、可设计性等优势，在促进木质纤维素原料预处理、原料酶解转化方面有着较好的应用潜力，得到了研究者们的广泛关注和认可。本研究在查阅国内外研究现状和研究成果的相关报道基础上，综述了氯化胆碱DESs的合成及性质，预处理木质纤维素的作用机理，对木质纤维素酶解效果及转化为生物乙醇的相关研究，指出不同氢键供体、不同的预处理条件对原料的木质素去除率及葡萄糖产量有很大影响，认为DESs预处理木质纤维素极大提高了后续纤维素酶解过程的糖化率，并对DESs预处理机理、循环使用、工艺参数优化方面提出了展望。     

酶法水解木质纤维素预处理工艺进展

预处理工艺是燃料乙醇生产过程成本居高不下的重要原因之一。酶法水解木质纤维素的预处理工艺包括物理法、化学法、生物法,主要是回收其中的纤维素,而生物量全利用则指出,预处理过程应将木质纤维素分离成多种组分,并分别加以利用。     

近红外光谱法测定玉米秸秆纤维素和半纤维素含量

为了解玉米秸秆资源可转化碳水化合物物质基础,建立了玉米秸秆中纤维素及半纤维素近红外分析模型。利用傅里叶变换近红外漫反射光谱(NIRS)技术和化学计量学软件,结合偏最小二乘法(PLS),通过光谱采集,进行了近红外光谱模型预测及验证。探讨了不同预处理方法对玉米秸秆纤维素和半纤维素含量的NIRS模型影响,获得理想分析模型,相关系数(R)≥0.909。实验结果表明模型对纤维素、半纤维素含量预测平均相对误差为2.34%和2.13%,预测值与化学值误差较小。说明该模型可准确、快速并大量检测玉米秸秆中纤维素和半纤维素含量,提高秸秆生物质资源利用率,促进生物质转化工艺过程。     

木质纤维素生物质预处理技术研究现状

为了研究经济高效的预处理技术,综述了近10年国内外在木质纤维素预处理技术方面的研究,对物理法、物理-化学法、化学法、生物法等预处理技术进行了重点分析,发现稀酸处理法、蒸汽爆破法和生物法等技术极具潜力,但目前的研究仍存在不足,今后还需研究成本低、产率高、污染小的预处理技术。最后对预处理技术的发展提出了建议。     

圆黄梨和黄金梨的贮藏保鲜试验研究

结合新型乙烯抑制剂1-MCP(1-甲基环丙烯)和温度预处理,对圆黄梨和黄金梨的贮藏特性进行试验研究。结果表明,无论是常温贮藏还是冷库低温贮藏,在贮前进行1-MCP处理和适当的温度预处理,都可以显著抑制果实贮藏过程中的软化和可滴定酸含量的下降,使果实的风味和品质好于同期对照,延长果实的贮藏寿命,提高贮藏质量。不同剂量1-MCP处理对圆黄梨和黄金梨果实的保鲜效果无显著差异。过度热处理会加重果实腐烂和褐变,预处理温度以35℃为宜。     

PEG预处理对刺槐种子抗盐性的影响

刺槐(Robinia pseudoacacia Linn.)种子经过不同浓度PEG6 000水溶液浸种24h,然后观察种子在不同梯度NaCl胁迫下发芽.结果表明:10%PEG预处理下种子的发芽率、发芽势、发芽指数以及活力指数等指标最好;对照种子随着NaCl胁迫的加强各指标逐渐下降;20%PEG预处理种子的各指标变化无规律.不同预处理种子的表现说明水分胁迫与NaCl胁迫存在着一定的共性机理,但也有差异.     

水盐浸种对NaCl胁迫下向日葵幼苗渗透调节物质的影响

以向日葵为材料,分别以水、400mmol/L NaCl浸种,评估二者对NaCl胁迫条件下(150mmol/L NaCl)向日葵幼苗中渗透调节物质积累的影响。结果表明:与对照相比,NaCl胁迫导致向日葵叶片、茎部脯氨酸(Pro)含量分别增加了3.36倍、2.40倍;经水、盐浸种后,向日葵叶片中Pro含量分别增加了6.19倍、4.72倍,茎部Pro含量差异不显著。与对照相比,NaCl胁迫处理不同程度地减少了向日葵叶片、茎、根中K⁺含量,增加Na⁺的吸收,K⁺:Na⁺明显降低;在NaCl胁迫条件下,水浸种、盐浸种不同程度地影响了幼苗中K⁺、Na⁺的含量、分配,但是经LSD比较,三种处理中离子含量没有明显差异。由此可见,在150mmol/LNaCl胁迫条件下,水、盐浸种更有效地诱导向日葵中Pro的积累来参与渗透调节。     

Treatment Difficulties and Strategies for Landfill Leachate

The current status of leachate treatment in garbage landfills and its treatment difficulties were elaborated and summarized. Based on the advantages and disadvantages of various landfill leachate treatment technologies, a multi stage treatment composed of pretreatment, bio treatment and deep treatment was suggested as an ideal treatment. A new way to treat landfill leachate was presented. It combines electrochemical and oxidation ditches with sand filtration. The advantages of the new technique were also analyzed.     

不同实验方法对5种绿绒蒿种子萌发的影响研究

比较了暗处理48 h和150 mg·L^-1赤霉素浸泡24 h两种前处理方式对5种绿绒蒿种子萌发的影响以及不同浓度MS培养基为萌发基质对多刺绿绒蒿种子萌发的影响。结果表明:多刺绿绒蒿(Meconopsis horridula)、总状绿绒蒿(M.racemosa)、尼泊尔绿绒蒿(M.napaulensis),草甸绿绒蒿(M.prattii),萌发指标均表现为暗处理比150 mg·L^-1 GA 3处理更有利于种子的萌发。贝利叶绿绒蒿(M.baileyi)经150 mg·L^-1 GA 3处理能达到优于暗处理的萌发情况。1/2 MS培养基对多刺绿绒蒿种子萌发具有明显的促进作用。     

PEG预处理对林木种子萌发期盐胁迫的缓解作用

以刺槐、臭椿、白蜡种子为材料,经过不同浓度PEG 6000(O%、10%、20%)水溶液浸种24 h.然后观察种子在不同浓度梯度NaCl胁迫下的发芽情况.结果表明:不同浓度PEG预处理对3种树种种子在盐胁迫下的萌发均有一定的延缓作用.其中10%的PEG预处理下种子的发芽率、发芽势、发芽指数及活力指数最高,对3种树木种子的盐胁迫伤害缓解效果最好.     

PEG浸种处理提高烟草种子活力的效应

用PEG浸种处理烟草种子,研究了不同浓度和处理时间组合对烟草种子活力的影响。结果表明,PEG处理能显著提高种子发芽率和幼苗活力指数,增强种子萌发时的呼吸速率和淀粉酶活性.且以20％PEG-6000浸种48h的效果最好。不同活力水平的种子经20%PEG处理后,幼苗活力指数明显提高,处理组的超氧物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和过氧化物酶(POD)活性升高,膜脂过氧化产物丙二醛(MDA)含量和超氧阴离子(O2-)产生速率及电解质渗漏率显著低于对照组。研究还发现,PEG处理能减少低温吸胀期间种子内电解质渗漏量及渗漏速率,并提高种子在低温下的萌发率,增强幼苗抗冷性。     

设施老汉瓜采后干制技术研究

以设施老汉瓜为试材,采用不同成熟度、前处理、预处理温度后进行干制,测定含水率、失重率、色差等指标变化。相同的干燥温度、时间条件下,6个成熟度、2种不同的前处理、5种预处理温度的设施老汉瓜的失重率、最终含水率、总色差值在干制期内变化不同。结果表明,不同成熟度的设施老汉瓜,干制期的预处理温度、前处理和烘制温度差距,影响老汉瓜在干制过程中水分的散失。采用不同处理方式至完全干燥,可溶性固形物含量11%的设施老汉瓜,瓜干失重率、含水率、瓜干总色差值ΔE变化略慢,较好地保持瓜干的品质,适宜于老汉瓜的加工。     

Characterization of factors affecting plant regeneration frequency of Medicago lupulina L.

Summary Different hormones, length of hormone pretreatment, and developmental status of plants were found to influence the shoot and root differentiation frequencies from immature inflorescence explants of Medicago lupulina L., a diploid autogamous species. Explants of immature inflorescence pretreated with phytohormones for a short period (10 min –6 h) were placed on hormone-free medium for shoot differentiation. Cytokinins, such as BA, were found to be essential for shoot differentiation, whereas treatment with 2,4-D could only induce root differentiation. Explants with hormone pretreatment for 30 min to 1 h produced the highest shoot regeneration rate. Plants at the beginning of flowering were found to have a better regeneration ability than those at fruiting or maturation. After a 10 mg/l BA pretreatment, respective shoot differentiation frequencies of 39%, 36% and 23% were observed for explants of self-progeny plants, regenerated plants, and plants propagated by cuttings, although the three categories of plants were originally derived from the same plants.Abbreviations BA 6-benzylaminopurine - 2,4-D 2,4-dichlorophenoxyacetic acid - 2iP 2-iso-pentenyladenine     

1-MCP预处理对采后猕猴桃机械损伤导致品质变化的影响

机械损伤是导致猕猴桃采后流通中损耗的重要原因,研究1-甲基环丙烯(1-MCP)预处理对机械损伤猕猴桃品质的影响具有一定的实践参考价值和意义。以陕西“徐香”猕猴桃为试验材料,采用0.2、0.4、0.8μL/L 1-MCP对猕猴桃进行熏蒸处理,经运输和跌落损伤处理(模拟机械损伤)后于4℃下贮藏,定期测定猕猴桃呼吸强度、乙烯释放量、硬度、质量损失率、色值(C*值)、可溶性固形物(TSS)含量、可滴定酸(TA)含量的变化。结果表明:1-MCP预处理可有效抑制损伤猕猴桃呼吸高峰的出现和乙烯的释放,延缓硬度、TA含量、C*值的下降,抑制质量损失率和TSS含量的上升;其中以0.4μL/L 1-MCP处理对延缓猕猴桃品质下降的效果最好,可显著缓解机械损伤对猕猴桃的伤害。