超低浓度马来酸水解玉米芯纤维素

为考察超低浓度马来酸对玉米芯纤维素的水解性能,该文采用高温液态水预处理和超低马来酸水解相结合的两步法。3,5-二硝基水杨酸(DNS)比色法和高效液相色谱法(HPLC)分析表明,第一步预处理(200℃,10min,4MPa,500r/min,液固比20:1mL/g)玉米芯可获得12.24g/L还原糖,半纤维素转化率91.76%,损失3.61%的纤维素;其残渣进行第二步酸水解(质量分数0.1%,220℃,20min,4MPa,500r/min,液固比20:1mL/g)可获得9.94g/L还原糖,纤维素转化率达95.17%,约1/3转化为糖。气相色谱-质谱联用(GC-MS)分析表明,第二步水解液中含有多种木质素降解副产物,如苯酚、苯甲酸等,带有多种活泼基团,可能与糖降解物反应,加快葡萄糖降解正反应的进行。改进反应器,使得糖降解物和木质素降解物及时排出,可提升马来酸水解性能,为马来酸在生物质水解领域的应用提供参考。     

超低酸催化纤维素一锅法制取糠醛工艺优化

5-乙氧基甲基糠醛(5-ethoxymethylfurfural,EMF)是一种新型液体生物燃料,具有较高的能量密度和优良的燃烧性能,被视为未来潜在的燃料替代物。该文利用酸质量为乙醇质量0.1%的硫酸催化纤维素与乙醇在高压反应釜中一锅法制取EMF。首先进行单因素试验,然后利用响应面Box-Behnken模型研究不同影响因素对超低酸催化纤维素制取EMF收率的影响,对EMF制取工艺条件进行优化。结果表明:在反应时间、反应温度和底物浓度3个影响因素中,反应时间对超低酸催化纤维素一锅法制取EMF收率影响最大。根据Box-Behnken模型获得最佳反应条件:反应温度200℃、反应时间75 min、底物浓度30 g/L进行试验验证,EMF实际平均收率为14.93%,与理论预测值相对误差为2.03%,说明该模型具有较好的预测性。该研究首次提出以超低酸催化纤维素直接制取EMF,并优化了超低酸催化纤维素制取EMF的工艺条件,可为成本低廉、产量丰富的纤维素生物质制取EMF提供借鉴和参考。     

土壤胡敏酸的温和水解及分组研究 Ⅱ.胡敏酸水解产物中的醇类化合物

采用温和水解及薄层层析等分组方法 ,并应用气—质联机技术对土壤胡敏酸 (HA)水解产物中的醇类化合物进行了初步研究。结果表明 :HA水解产物中醇类含量顺序是饱和醇 >甾醇 >非饱和线性醇。饱和醇中主要是C12～ 3 0 中的偶数碳和C15,非饱和线性醇主要是C2 0 -1π、C2 0 -2π和C19-4π。C3 和C4植物条件下形成的HA有一定的差异 ,C3 -HA含有较多的非饱和醇 ,而C4-HA含有更多的饱和醇特别是C12 和C2 6。     

超低酸预处理结合酶解提高玉米秸秆糖化效率

为提高纤维素酶解糖化的效率,该文采用超低浓度硫酸水解预处理废弃玉米秸秆。重点考察了不同酸浓度、反应温度、反应时间条件下超低浓度酸水解及后续酶解的总还原糖、葡萄糖及木糖的产率,详细叙述了总还原糖及各种单糖在酸水解及酶解过程中的转化规律,通过正交试验确定酸水解的最佳工况为酸浓度0.1%,反应温度160℃,反应时间55 min,搅拌180 r/min,固液比1∶10。酸水解后进行酶解(酶用量5%,pH值4.6,时间24 h,温度50℃)得到还原糖、葡萄糖、木糖产率分别为56.22%、16.97%、18.83%。通过红外光谱和纤维素分析仪对酸水解和酶解后的残渣进行分析可知,纤维素、半纤维素的转化率分别为88.52%、95.18%,进一步计算还原糖、葡萄糖、木糖的转化率为88.11%、44.86%、72.49%。该方法较大程度避免了还原糖在酸水解过程中的降解,保证了半纤维素还原糖的转化效率,进一步提高了总还原糖的产率,为超低酸水解在燃料乙醇领域提供了新的应用途径。     

木质纤维素乙醇发酵研究进展

以木质纤维素为原料生产燃料乙醇,首先要对原料进行预处理得到可发酵糖,在稀酸水解木质纤维素得到的糖液中,除含有葡萄糖、木糖等六碳糖和五碳糖外,根据水解温度、酸浓度和时间的不同,还含有不同浓度的发酵抑制剂。因此,在研究木质纤维素稀酸水解糖液的乙醇发酵中,对代谢木糖成乙醇的菌种的研究、对代谢发酵抑制剂微生物的研究、对稀酸水解糖液的脱毒方法的研究以及对稀酸水解糖液不同发酵方式的乙醇发酵研究等非常重要。本文重点介绍了以上几个方面近几年研究的进展。     

糠醛渣的纤维素酶水解及其最优纤维素转化条件

该文对糠醛渣的纤维素酶水解特性进行了研究,探索利用玉米芯制糠醛联产燃料乙醇工业化生产的可行性。分析糠醛渣组分,表明其半纤维素质量分数为3.1%,纤维素为31.6%,说明糠醛生产过程对玉米芯的预处理基本满足高效酶解糖化糠醛渣并转化乙醇的要求;通过纤维素酶用量、温度、pH值、固液比、转速等因素进行条件优化,确定最佳水解条件：每克底物酶用量为6.7FPU,固液质量体积比1︰6,pH5.2,转速80 r/min;在糠醛渣水解体系中加入吐温80,结果表明在酶施用量较低情况下（6.7 FPU/g）,吐温80对提高糠醛渣水解转化率效果更为明显;通过最优化水解条件,使糠醛渣纤维素转化率达到78%,据此初步判定以糠醛渣为原料转化乙醇的工业化生产具有较大潜力。     

玉米秸秆稀酸水解糖化法影响因子的研究

该文通过分析水解还原糖成分,研究了温度、时间、稀酸浓度、固形物含量对水解效率的影响;并结合残渣组分分析研究了稀酸水解过程中纤维素、半纤维素降解的规律.研究表明:在试验条件下玉米秸秆的水解主要以半纤维素为主,随着温度、稀酸浓度和水解时间的增加,纤维素的水解逐渐增强.当水解温度超过1000C后,水解得糖率迅速增加,超过110℃,纤维素开始水解;玉米秸秆的水解在前40 min就基本完成,过长的水解时间对水解效率的提高意义不大;水解的酸浓度应控制在1.5%左右;玉米秸秆在低固含物的条件下,水解效率相对较高.方差分析结果显示:温度、酸浓度对水解效率的影响最大,温度和固含物的影响次之,粒径的影响不显著;温度和酸浓度、温度和时间的交互作用对试验结果有影响显著.根据方差分析,最佳水解条件A3B2C3D1E1:温度125℃、时间80 min、稀酸浓度1.5%、固形物含量7.5%,在该条件下水解还原糖得率为32.71%.     

碳基固体酸催化剂加压催化合成生物柴油

为了减少生物柴油制备过程中传统催化剂对环境的污染,开发新型固体催化剂具有重要意义。该文以纤维素为原料,采用碳化-磺化法制备了碳基固体酸催化剂,并利用SEM(scanning electron microscope)、BET比表面积测试法、XRD(X-ray diffraction)和NH3-TPD(NH3-temperature programmed desorption)对其结构进行表征。研究了碳基固体酸催化剂催化棕榈酸和甲醇通过酯化反应制备生物柴油的工艺条件,考察了不同醇酸摩尔比、反应时间、反应温度及催化剂用量对转化率的影响,并对比了加压条件下碳基固体酸催化剂与浓硫酸和对甲苯磺酸的催化活性。试验结果表明,当醇酸摩尔比10:1,反应温度110℃,反应时间2 h,碳基固体酸催化剂用量为棕榈酸质量的5%时,转化率可达到98.11%。在加压条件下,碳基固体酸的催化活性高于浓硫酸和对甲苯磺酸,且催化剂在使用4次后,转化率仍在60%以上。通过GC-MS分析得出制备的生物柴油甲酯质量分数为93.8%。该研究为纤维素基碳基固体酸制备生物柴油提供了依据。     

碳基固体酸催化高酸值生物柴油原料降酸效果

以淀粉和对甲苯磺酸合成的碳基固体酸为催化剂,油酸模拟高酸值生物柴油原料进行酯化降酸的试验研究,考察醇油比、催化剂用量、反应温度、反应时间及重复利用性等因素对转化率的影响。通过单因素与正交试验确定最佳工艺条件：醇油质量比为1︰4,催化剂用量为油酸质量的6.5%,反应时间6 h,反应温度85℃,在此条件下转化率可达80.21%,重复使用6次,转化率仍保持在70%以上。碳基固体酸催化剂对高酸值原料酯化降酸有很好的催化活性,易于分离且具有良好的稳定性。     

高效纤维素降解菌的筛选及复合菌系的构建

本研究旨在筛选高效纤维素降解菌,组建复合菌系,用于堆肥接种剂的开发。通过纤维素刚果红选择性培养基,从腐殖土、堆肥样品中分离高效纤维素降解常温菌和耐高温菌。经过羧甲基纤维素酶活(carboxymethyl cellulase,CMCase)、滤纸条崩解能力、对稻杆及苦参(Sophora flavescens Ait.)残渣在液态和固态发酵条件下的降解能力测定逐级淘汰,筛选高效菌株组建复合菌系。研究结果表明,通过拮抗作用、单一菌株在复合菌系中作用测定,最终构建了由3株细菌(弗留明拜叶林克氏菌(Beijerinckia fluminensis)、微杆菌(Microbacterium sp.)和芽胞杆菌(Bacillus sp.)),1株链霉菌(Streptomyces sp.)和1株毛壳菌(Chaetomium sp.)组成的木质纤维素降解高效复合菌系。供试菌株在液态发酵条件下对稻杆和苦参残渣的降解效果明显强于固态发酵,稻杆比苦参残渣更容易被大多数微生物降解,供试真菌在稻杆和苦参残渣的降解中普遍表现出较高的降解效果。筛选得到弗留明拜叶林克氏菌XM-3可以在48 h内将滤纸条完全崩解,复合菌系在固态发酵20 d后对苦参残渣和稻秆的降解率分别达到31.4%和63.1%。本研究对堆肥接种剂的开发具有参考和借鉴意义。     

微弱发光技术在农产品检测中的应用研究进展

微弱发光分析技术灵敏度高、操作简单，作为一门新兴的技术已受到普遍关注。该文综述了近年来国内外微弱发光分析技术在农产品检测中的应用研究现状、微弱发光的检测原理和检测系统，指出了该方法在农产品检测的应用中需要解决的问题，并在此基础上指出探索生物微弱发光的机制，寻找更优良的发光试剂及新的发光体系，多功能光子检测系统的开发及光子信号分析模型的建立是今后主要的研究方向。     

Fate of fatty acids derived from biogas residues in arable soil

Biogas residues are rich in microbial biomass and contribute to organic matter formation when applied to soils. Here we present a detailed analysis of the fatty acids derived from ¹³C-labelled biogas residues applied to arable soil and incubated for 378 days. We applied a differential approach using phospholipid fatty acids and total fatty acids to evaluate the carbon dynamics in living biomass and non-living soil organic matter. Biogas residue addition increased the microbial biomass in soil. The sum of ¹³C-labelled phospholipid fatty acids decreased to ∼60% during incubation whereas the decrease of t-FA was higher (to 33%). Compound-specific fatty acid analysis showed fatty acid specific incorporation or loss of ¹³C, indicating hints for the carbon flow within the microbial food web. Overall, microbial biomass in biogas residues may be a significant contributor to soil organic matter formation.     

近临界水中大豆油无催化水解反应动力学研究

为系统研究油脂在近临界水中的水解动力学机理，系统地测定了压力10 MPa下，温度180～240℃范围内大豆油在近临界水中水解反应的动力学数据。试验结果表明，近临界水中大豆油水解反应是一个典型的自催化反应，在无任何外加催化剂的情况下大豆油可以在近临界水中顺利进行水解反应生成脂肪酸和甘油。温度对水解反应影响很大，随温度升高，水解反应速率迅速增大。采用二级自催化反应动力学模型对动力学数据进行了拟合，得到大豆油在近临界水中水解反应的活化能为43.2 kJ/mol。     

Effects of phenolic acids on seed germination and seedling growth in soil

Summary It is commonly assumed that the adverse effect of plant residues on crop yields is largely or partly due to phytotoxic compounds leached from these residues or produced by their decomposition. There has been substantial support for the hypothesis that the phytotoxic compounds responsible for reduced crop yields are phenolic acids such as p-coumaric acid, p-hydroxybenzoic acid, and ferulic acid. To test the validity of this hypothesis, we studied the effects of nine phenolic acids (caffeic acid, chlorogenic acid, p-coumaric acid, ellagic acid, ferulic acid, gallic acid, p-hydroxybenzoic acid, syringic acid, and vanillic acid) on (1) seed germination of corn (Zea mays L.), barley (Hordeum vulgare L.), oats (Avena sativa L.), rye (Secale cereale L.), sorghum [Sorghum bicolor (L.) Moench], wheat (Triticum aestivum L.), and alfalfa (Medicago sativa L.) on germination paper and soil, (2) seedling growth of alfalfa, oats, sorghum, and wheat on germination paper and soil, and (3) early plant growth of corn, barley, oats, rye, sorghum, and wheat in soil. The results showed that although the phenolic acids tested affected germination and seedling growth on germination paper, they had no effect on seed germination, seedling growth, or early plant growth in soil even when the amounts applied were much greater than the amounts detected in soil. We conclude that the adverse effect of plant residues on crop yields is not due to phenolic acids derived from these residues.     

大豆蛋白限制性酶解模式与产品胶凝性的相关性

为了改善大豆蛋白的胶凝性,对大豆浓缩蛋白、大豆分离蛋白进行限制性酶解处理,并考察相应产品的蛋白酶酶解模式与胶凝性变化的相关性。该研究以蛋白质的水解度为指标,通过中性蛋白酶、胰蛋白酶的酶解作用,水解大豆浓缩蛋白、大豆分离蛋白至蛋白质水解度(DH)为1%、2%,考察酶性质、蛋白质的DH对产品胶凝性影响,并利用SDS-凝胶电泳进行确认。结果表明:大豆浓缩蛋白经中性蛋白酶、胰蛋白酶的酶解后,产品胶凝性均显著下降;大豆分离蛋白经中性蛋白酶的酶解后,产品胶凝性在DH为1%时增加,但在DH为2%时下降;大豆分离蛋白经胰蛋白酶酶解后,胶凝性显著改善。SDS-凝胶电泳确认,蛋白质的酶水解模式和水解度不同是导致产品胶凝性产生不同变化的原因。     

电化学免疫传感器快速检测农产品中的毒死蜱

研究了一种无标记的电化学免疫传感器,用于农产品中的毒死蜱农药残留的快速检测。将毒死蜱人工抗原作为生物识别元件固定在金电极的表面,采用间接竞争法原理,样品中的被测组分与电极上的固定化包被抗原竞争性结合溶液中的抗体。抗体抗原结合反应通过电化学阻抗谱和石英晶体微天平进行表征。将该免疫传感器用于检测青菜、苹果等农产品中的毒死蜱农药残留。结果表明,此免疫传感器灵敏度好、准确度高;对毒死蜱农药的检测限为0.01μg/mL,回收率大于85%,检测时间小于1 h,变异系数小于5%,传感器经过再生处理后能重复使用,经济性较好。该研究可为实现快速检测农产品中农药残留传感器的商品化提供参考。