揉搓与稀碱联合预处理对水稻秸秆酶解产糖率及结构的影响

为了提高水稻秸秆中木质纤维素的利用率,尽可能减少预处理过程中化学物质的使用量,开展了揉搓与稀碱联合预处理对水稻秸秆酶解产糖率及结构影响的研究,并通过正交试验获得最佳预处理效果的条件。研究采用3,5-二硝基水杨酸法测定不同预处理酶解还原糖的含量,并通过硅含量测定,傅立叶变换红外光谱(FTIR),X射线衍射(XRD)和秸秆成分测定对预处理后的水稻秸秆进行成分和结构分析。结果表明,揉搓预处理不能明显提升水稻秸秆的酶解产糖率,但能够加强稀碱的作用效果,揉搓与稀碱联合预处理后的秸秆酶解产糖率达33. 63%,明显高于原始秸秆和单独稀碱预处理秸秆;揉搓预处理能够去除秸秆表面33. 40%的硅,与原始秸秆及单独稀碱预处理秸秆之间差异显著,但与揉搓和稀碱联合预处理之间差异不明显; FTIR、XRD和成分测定结果显示,揉搓和稀碱联合预处理能够有效去除秸秆中的木质素,使纤维素的结晶度提升;正交试验发现氢氧化钙质量浓度6%、反应温度40℃,反应时间6 d时,联合预处理酶解产糖率最佳。研究结果将为秸秆高效资源化利用提供理论依据和指导。     

秸秆预处理对纤维素酶水解效果的影响

采用高温高压、稀酸、稀碱和液氨4种方法对玉米秸秆进行预处理,提高了纤维素酶对秸秆纤维的可及度.结果表明,稀碱预处理的效果较好,通过正交试验,确定了稀碱预处理的最适条件为1%NaOH、15℃、固液比1∶20条件下预处理72 h,秸秆纤维素的酶解率达到73.5%,半纤维素损失率为33.1%.     

促进木质纤维素类生物质酶解的预处理技术综述

木质纤维素类生物质是通过微生物作用转化为乙醇和氢能的可再生糖资源,酶解木质纤维素是它向乙醇和氢能转化的第1步,但是由于木质纤维素类生物质的高稳定性,要得到较高的酶解率就必须先进行预处理.本研究主要总结了机械粉碎预处理、辐射预处理、稀酸预处理、碱预处理、氧化预处理、高温液态水预处理、蒸汽爆破预处理和生物预处理这些对木质纤...     

利用5种牧草生产清洁燃料乙醇的不同预处理效果

选用白茅、稻草、大米草、黑麦草、高羊茅5种牧草为试验材料,在预处理阶段采用稀酸预处理、稀碱预处理、高温热水预处理、酸催化高温热水预处理,然后又进行纤维素酶的水解试验.结果表明:1)高温热水预处理方法在预处理阶段除稻草外,其他牧草产生的单糖都以甘露糖为主,且在酶解过程中产生的单糖虽以葡萄糖为主,但其最高酶解率仅为6.90%.而稀酸预处理、稀碱预处理、酸催化高温热水预处理方法的效果均明显优于高温热水预处理方法,都比较适宜于利用牧草生产清洁燃料乙醇的预处理过程中;2)针对不同的牧草其最适的预处理方法也各不相同,白茅、大米草的最适预处理方法为稀酸预处理;稻草的最适预处理方法为酸催化高温热水预处理;黑麦草和高羊茅的最适预处理方法为稀碱预处理.     

不同预处理对草本芦竹生产燃料乙醇糖化效果比较

草本芦竹作为一种高产新型能源牧草,其生态适应性强,分布广泛,纤维素含量高,适于作为生产燃料乙醇的原料。测定了草本芦竹工业成分与化学组成,采用稀酸法、稀碱法、高温热水法和稀酸催化高温热水法对草本芦竹进行预处理,并采用纤维素酶解,比较不同预处理对纤维素及半纤维素水解的影响。结果表明,稀酸催化高温热水法处理,总水解率达47.91%,处理后木质素减少12.99%。而其他3个处理差别不大,糖产量约为酸催化高温热水法的1/3。     

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.     

碱性预处理对稻草秸秆酶解的影响

以稻草秸秆为原料,弱碱性预处理后进行酶解糖化,对预处理前后的稻草秸秆进行扫描电镜观察,研究预处理条件对稻草秸秆半纤维素、纤维素、木质素含量及损失率的影响,通过酶解还原糖的释放量来判断预处理的效果.结果表明:碱性预处理降低了稻草秸秆中木质素的含量,提高了纤维素的含量,增加了纤维素酶与底物的酶解可及度,促进了稻草秸秆酶解糖化.经2.0%NaOH、60 ℃、固液比1﹕12处理24 h后的稻草秸秆,在pH5.0、加酶量31.2 mg/g、45 ℃条件下酶解120 h的还原糖达到了790.3 mg/g,糖化率为81.01%.扫描电镜观察显示,经碱性预处理过的稻草秸秆孔隙度增大,机械组织暴露,酶解的有效比表面积增大,酶解速率加快.     

NaOH-乙醇预处理提高甘蔗渣酶法制备低聚木糖效率

目的对甘蔗渣酶法制备低聚木糖(XOS)的工艺进行研究,并通过NaOH-乙醇预处理提高低聚木糖的生产效率。方法首先,对预处理前后甘蔗渣的化学组成进行表征,确定预处理对原料组分的影响。其次,利用接触角和X射线衍射分析技术,探讨预处理对底物湿部化学(润湿性)特性和物理结构的影响。最后,通过高效液相色谱(HPLC)分析检测木聚糖酶水解样品,比较不同预处理强度对酶水解生产低聚木糖质量浓度的影响。结果对于NaOH-乙醇预处理促进木聚糖酶水解的工艺而言,最佳的预处理条件为10 g/L NaOH-乙醇(乙醇的体积分数为50%)预处理。在该预处理强度下,大量的木质素被脱除,脱除率可以达到78.10%;而且,该预处理方式能够有效改善物料的亲水性能,使接触角从61.5°降低到55.4°,同时将纤维原料的结晶度从28.6%提高到32.3%。通过分析酶水解样品可知:当NaOH用量为10 g/L时,可以实现最高低聚木糖质量浓度(1.85 g/L),与未处理原料(0.83 g/L)相比,提高了122.89%。结论对于甘蔗渣制备低聚木糖的工艺而言,采用木聚糖酶水解的方式能够实现从半纤维素到低聚木糖的有效转化,并且采用NaOH-乙醇预处理可以有效提高甘蔗渣的酶解效率,促进低聚木糖的生产。      

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。     

不同生态型柳枝稷茎秆细胞壁组成特点与降解效率的差异

采用纤维素复合酶直接酶解(Direct enzymolysis,DE)、1% H2SO4预处理后酶解(Enzymolysis after 1% H2SO4 pretreatment,ACE)和1%NaOH预处理后酶解(Enzymolysis after 1% NaOH pretreatment,ALE)3种处理方法对2种生态型柳枝稷Alamo(低地型)和Cave-in-Rock(高地型)茎秆进行降解效率的研究,并对其细胞壁组成特点进行分析。结果表明:1)DE处理下,Alamo茎秆总产糖效率、六碳糖产糖效率和纤维素降解效率分别显著高于Cave-in-Rock 24.94%、40.52%和24.68%(P0.05或0.01);ACE处理下,Alamo茎秆预处理产糖效率、酶解产糖效率和总产糖效率分别显著高于Cave-in-Rock 17.13%、25.69%和16.87%,五碳糖产糖效率、六碳糖产糖效率和纤维素降解效率分别显著高于Cave-in-Rock 9.71%、38.93%和21.86%;ALE处理下,Alamo茎秆酶解产糖效率和总产糖效率分别显著高于Cave-in-Rock 16.69%和13.48%,五碳糖产糖效率、六碳糖产糖效率和纤维素降解效率分别显著高于Cave-in-Rock 13.07%、17.46%和6.59%;2)Alamo茎秆细胞壁中纤维素含量显著高于Cavein-Rock 11.31%,纤维素结晶度和聚合度分别显著低10.09%和40.54%;半纤维素中阿拉伯糖(Ara)含量显著高于Cave-in-Rock 5.28%,而木糖(Xyl)含量显著低于Cave-in-Rock 1.37%,阿拉伯糖替代程度(Ara/Xyl)显著高于Cave-in-Rock 6.74%;木质素单体紫丁香基(S)含量显著高于Cave-in-Rock 16.40%。较高的纤维素含量、较低的纤维素结晶度和聚合度是Alamo茎秆高产糖效率的直接原因,推测阿拉伯糖的替代程度对纤维素结晶度和聚合度的影响以及较高含量的木质素单体S可能是Alamo茎秆高降解效率的深层次原因。     

玉米秸秆酸解产糖影响因素研究

[目的]考察影响玉米秸秆稀酸水解产糖的主要因素,为进一步提高玉米秸秆利用率提供参考。[方法]通过单因素和正交设计试验分别考察稀酸浓度（稀H2SO4）、酸解温度、固液比、酸解时间对玉米秸秆酸解产糖得率的影响。[结果]酸解温度、酸解时间、稀酸浓度、固液比对酸解产糖得率均有影响,影响大小顺序依次为酸解温度〉稀酸浓度〉酸解时间〉固液比。正交试验结果表明,最适酸解条件为酸解温度120℃,稀酸浓度1.5%,酸解时间60min,固液比7.5%,在该试验条件下还原糖得率为29.64%。[结论]此研究为进一步提高玉米秸秆利用率和转化率提供重要的理论依据和借鉴意义。     

NaOH预处理对玉米秸秆纤维结构特性和酶解效率的影响

为研究不同温度下Na OH预处理对玉米秸秆纤维结构特性和酶解得率的影响,为确定纤维原料碱法预处理的适宜条件提供理论依据,采用稀Na OH溶液对玉米秸秆分别在60、80、105℃下预处理,测定了预处理前后纤维原料的化学组成和酶解得率,并采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和傅里叶变换红外光谱仪(IR)对预处理前后玉米秸秆的纤维结构进行了表征。结果表明:Na OH预处理能够有效脱除玉米秸秆中木质素,增加纤维素和半纤维素比例,提高纤维素结晶度,产生的润涨作用导致纤维束状结构疏松。Na OH 80℃预处理1 h后,玉米秸秆中纤维素结晶度达到63.7%,60 h的酶解得率达到71.4%;碱处理温度进一步升高则会充分暴露纤维表面纹孔,同时使纤维素分子内氢键重新形成,容易进一步损失半纤维素,降低纤维素的润涨程度,从而降低酶解效率。80℃条件下碱处理能够有效改善玉米秸秆纤维结构,提高其转化利用效率。     

液氨预处理对农作物秸秆化学结构及酶解效果的影响

  目的  探索液氨预处理(liquid ammonia treatment,LAT)对生物质原料水解顽抗性和纤维素类生物质酶解效率的影响。  方法  采用LAT法对小麦Triticum aestivum秸秆(以下称麦秸秆)、高粱Sorghum bicolor秸秆、苜蓿Lotus corniculatus草及三者混合物(质量比为1∶1∶1)进行预处理,利用热重分析仪、傅里叶变化红外光谱仪、X-射线衍射仪和扫描电镜等对其预处理前后的化学结构变化进行表征,研究预处理温度和酶解时间对4种原料中葡聚糖和木聚糖的酶解转化率的影响。  结果  LAT预处理对生物质原料的化学结构影响显著。经LAT预处理后,葡聚糖、木聚糖和阿拉伯糖等化学组分的相对含量降低;氧(O)和氢(H)元素的相对含量降低,部分含氢(H)、氧(O)元素的官能团发生脱落;结晶度出现小幅下降,生物质表面孔隙结构增多,酶在生物质化学结构上的可及度增加。麦秸秆和混合物的最佳预处理温度为90 ℃,苜蓿草和高粱秸秆的最佳预处理温度为110 ℃;随酶解时间延长,4种原料中葡聚糖和木聚糖的酶解率都增加;葡聚糖的最大酶解率从大到小为麦秸秆、混合物、高粱秸秆、苜蓿草,木聚糖的最大酶解率从大到小依次为高粱秸秆、麦秸秆、混合物、苜蓿草。  结论  LAT预处理可以提高木质纤维素生物质尤其是麦秸秆和高粱秸秆的酶解效率。图8表2参24     

微波辐射预处理高粱秸秆对酶水解的影响

以100目高粱秸秆为原料,采用微波辐射为预处理手段,通过测定微波辐射预处理以及微波辐射联合酸和碱预处理方式中高粱秸秆酶水解的还原糖含量,研究不同预处理条件对酶水解的影响.结果表明,单一采用微波辐射预处理对高粱秸秆的酶水解促进作用不大,微波在中低火功率处理条件下对酶水解有较大的促进作用.微波联合碱处理要比微波联合酸预处理对高粱秸秆酶水解的促进作用较大,微波联合碱预处理酶水解在NaOH含量为3%,微波辐射时间为9 min时,得到了还原糖含量为34 42 g·L-1.     

去除竹类茎秆中木质素的方法和工艺研究

为了提高木质素去除率和降低纤维素损失率,首先通过单因素和正交试验方法对碱处理竹类木质素的主要影响因素进行分析,在正交试验条件溶液质量分数5%NaOH,温度30℃,时间48 h,固液比1∶10下酸不溶木素的去除率达到51.2%时,对应纤维素损失率为10.2%。在上述正交试验条件下,再采用温和碱/氧化法进行预处理,结果表明,酸不溶木素去除率为67.8%,同比增加了32.4%;纤维素损失率为13.7%,同比增加34.1%。     

超微粉碎预处理对玉米秸秆酶解效果的影响

为了研究超微粉碎预处理对玉米秸秆酶解效果的影响,选取0 h、0.5 h、1.0 h、1.5 h、2.0 h共5个预处理时间对玉米秸秆进行短时间超微粉碎预处理及酶解试验。结果表明超微粉碎能有效减小秸秆粉体平均粒径,颗粒向微细化发展。在0～2 h内,预处理时间越长,酶解后总还原糖和葡萄糖等各种糖产量及葡萄糖收率均越高,固体回收率越低。超微粉碎2 h的样品(BM2.0 h)酶解还原糖产量和葡萄糖产量分别是秸秆原样直接酶解的3.96倍、3.89倍。BM2.0 h酶解后葡萄糖收率高达98.57%。综合分析可以看出,短时间超微粉碎预处理可促进秸秆降解为还原糖,提高酶解效率。     

射线辐照和碱性双氧水协同预处理促进芒草酶解糖化的研究

[目的]为提高芒草的酶解产糖得率,研究不同预处理对其影响。[方法]采用射线辐照与碱性双氧水对芒草进行协同预处理,考察对其酶解产糖的影响。[结果]经400 k Gy剂量射线辐照预处理后,芒草酶解产还原糖的得率为76.24 mg/g;采用400 k Gy剂量射线辐照与碱性双氧水协同预处理,芒草酶解产还原糖的得率为505.08 mg/g,较只进行相同剂量射线辐照处理提高了5.6倍。通过工艺优化,得出较优水解条件为：预处理温度30℃、Na OH浓度1.2%、双氧水浓度2%、处理时间6 h。[结论]射线辐照与碱性双氧水协同预处理能够大大提高芒草酶解产糖效率,为利用其制备燃料乙醇提供了新的理论依据。     

射线辐照和碱性双氧水协同预处理促进芒草酶解糖化的研究(英文)

[目的]为提高芒草的酶解产糖得率,研究不同预处理对其影响。[方法]采用射线辐照与碱性双氧水对芒草进行协同预处理,考察对其酶解产糖的影响。[结果]经400 k Gy剂量射线辐照预处理后,芒草酶解产还原糖的得率为76.24 mg/g;采用400 k Gy剂量射线辐照与碱性双氧水协同预处理,芒草酶解产还原糖的得率为505.08 mg/g,较只进行相同剂量射线辐照处理提高了5.6倍。通过工艺优化,得出较优水解条件为:预处理温度30℃、Na OH浓度1.2%、双氧水浓度2%、处理时间6 h。[结论]射线辐照与碱性双氧水协同预处理能够大大提高芒草酶解产糖效率,为利用其制备燃料乙醇提供了新的理论依据。     

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。     

碱性双氧水预处理对苹果渣化学组分和酶解得率的影响

【目的】利用浓度为4.5%、pH 11.5的双氧水（alkaline hydrogen peroxide,AHP）预处理苹果渣,研究其对苹果渣化学组分、木质素的去除率和纤维素酶的酶解得率的影响。【方法】以木质素的去除率为指标,优化AHP预处理的温度和时间,经过过滤收集固体组分、干燥后,制得预处理后的苹果渣。根据AHP预处理前苹果渣中纤维素、半纤维素的含量、木质素的含量以及酶解总糖含量,分析AHP在最优预处理温度下,不同预处理时间对苹果渣纤维素、半纤维素的含量及回收率,木质素的含量及去除率、酶解糖得率的影响。通过扫描电镜（scanning electron microscope,SEM）、热重分析法（thermogravimetry/differential thermogravimetry,TG/DTG）和傅里叶变换红外光谱（fourier transform infrared,FTIR）表征AHP处理前后的苹果渣物理结构、化学组分的变化。【结果】预处理的时间和温度对苹果渣木质素的去除率有显著的影响。综合考虑各方面的因素,尤其是经济效益,当预处理时间为2 h、温度为50℃时,木质素的去除率最优,可达到56.68%。在最优的预处理温度下,分析不同预处理时间后苹果渣的组分变化及酶解得率。当预处理时间为2 h时,纤维素、半纤维素回收率可达99.86%,非常接近未处理果渣中的含量;苹果渣的酶解糖得率可达到0.54 g·g^-1,是未处理果渣酶解得率的2倍。扫描电镜（SEM）图像对比说明AHP预处理使得果渣的物理结构变得多孔而疏松,纤维束变得宽松而粗糙,内表面积无限增大。热重分析法（TG/DTG）表明AHP预处理明显提高了纤维素组成单体的纯度,减少了预处理后果渣中木质素及残留物的含量。红外光谱（FTIR）研究揭示AHP预处理可以破坏木质素的化学结构,组成木质素的愈创木基、紫丁香基和对羟苯基等基本物质的结构被AHP破坏,从而使得AHP处理后果渣中木质素的含量明显降低。【结论】双氧水是一种有效的苹果渣预处理剂,其预处理效果与预处理的温度和时间有密切联系。