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.     

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。     

高粱秸秆预处理方法的研究进展

高粱秸秆是生物质能的最佳来源之一,因其产糖量高,被认为是发酵产乙醇的理想原料。高粱秸秆预处理技术一直备受研究者的关注,该文综述了高粱秸秆预处理方法的分类和技术特点,并展望了预处理方法面临的挑战和未来的发展方向。     

秸秆生产乙醇的预处理方法分析

对现有秸秆预处理技术进行分析和对比,认为蒸汽爆破和生物方法对秸秆进行预处理较为经济和可行,是未来发展的方向。其中,蒸汽爆破法较适合当前纤维素乙醇的产业化发展要求。     

稀酸预处理棉花秸秆糖化工艺条件的研究

对稀硫酸预处理棉花秸秆的糖化条件进行了研究,考察了水解温度、稀硫酸浓度、秸秆粉碎粒度、固液比等因素对棉花秸秆水解产物还原糖的影响,通过正交试验确定最优的水解工艺条件为:硫酸浓度为2.5;,水解温度 110℃,水解时间4 h,未筛分秸秆,固液比1∶12,秸秆水解率为29.61;.     

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。     

预处理对作物秸秆纤维素降解的影响

在纤维素降解过程中,通过化学的方法对纤维素原料进行预处理,从而找出酸、碱法相结合的最佳条件,以增强原料预处理的效果。试验结果表明,预处理的最佳条件是：酸法105～110℃,酸浓度1%,水解反应时间4 h;碱法25℃,碱浓度2%,水解反应时间48 h。     

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     

纤维素降解细菌对玉米秸秆的降解效果

为了寻找高效纤维素降解菌,提高秸秆降解效果并缩短秸秆腐解时间,从腐烂秸秆及附近土壤中,筛选获得高效秸秆纤维素降解细菌,并研究其对秸秆纤维素的降解能力。利用羧甲基纤维素钠培养基分离纤维素降解菌,结合纤维素刚果红测定、滤纸条降解试验和秸秆失重法筛选到2株具有纤维素降解能力的细菌(CMC-red、CMC-I),经16S r DNA序列分析,初步鉴定菌株CMC-red为Massilia arvi菌属,菌株CMC-I为黄杆菌属(Flavobacterium banpakuense)。菌株CMC-red的降解能力强,10 d可将滤纸降解成糊状,10 d内对秸秆的降解率可达24. 14%。通过分析红外光谱和扫描电镜图可以得出,经纤维素降解菌降解的秸秆纤维素、半纤维素的吸收峰减弱,纤维素的结构变得疏松。筛选获得的2株细菌中,菌株CMC-red对秸秆具有显著的降解效果。     

秸秆腐解剂的研制及田间试验研究

腐解剂中的3种菌种混合比例为2∶1∶2。在田间进行降解秸秆试验,结果表明,秸秆腐解剂有明显的促进秸秆降解的效果,10 d秸秆降解率为8.03%,20 d秸秆降解率为26.98%,30 d秸秆降解率可达到40.2%。     

一株棉秆纤维素分解真菌的分离筛选及酶学性质研究

[目的]对从棉秆腐解物中筛选得到的高效棉秆分解真菌SJ-1进行纤维素酶酶学性质的研究.[方法]研究温度、pH、金属离子对纤维素酶活力的影响,并以Lineweaver -Burk作图法测定酶促反应米氏常数Km及最大反应速率Vmax.[结果]该菌株CMCase和FPase的最适反应温度在50～60℃,最适pH为7.0,有较好的耐高温及耐碱能力.K+、Fe2对酶活有显著的激活作用,而Cu2+、Mg2+、Ca2+、Al3+等有一定的抑制作用,其中Al3的抑制作用较为强烈,Cu2+对FPase抑制较强,Mn2-对FPase有激活作用而对CMCase有抑制作用,Zn2对酶活性无明显影响.以CMC - Na做底物时酶反应的Km为2.69 mg/mL,Vmax为0.53 mg/( mL·min).[结论]菌株SJ-1的纤维素酶性质较为优良,为进一步进行菌株的选育与改造提供参考依据.     

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%.     

汽爆棉杆水提物分析及发酵生产乙醇的研究

棉秆蒸汽爆破预处理后水抽提,分析水提产物,将水提糖液用于乙醇发酵生产.结果表明,汽爆条件为2.0 MPa 4 min,棉秆中纤维素分离程度最大,有利于纤维素的后续利用.从水解产物、纤维素后续利用及经济效益方面考虑,最优水提和汽爆工艺条件为75℃水提、2.0 MPa汽爆4 min,水提质量浓度150 g/L.在汽爆棉秆水提液的萃取物中,共鉴别出9种芳香类化合物、8种脂肪酸化合物和1种呋喃化合物,这些化合物使水提液具有一定毒性并呈现较深的颜色.水提液经Ca(OH)2脱毒和大孔吸附树脂脱色用于酵母菌乙醇发酵,以酿酒酵母和管囊酵母混合发酵获得的乙醇质量浓度最高,达(8.59±0.30)g/L.     

稀酸法-酶法处理小麦秸秆木质纤维素的最优条件

研究了稀硫酸常压预处理小麦秸秆对纤维素酶酶水解小麦秸秆的影响.结果表明.酸法-酶法结合处理小麦秸秆的最优条件为在80℃、4%(体积分数)的稀硫酸、固液比为1:25的条件下水解4 h,再在50℃、pH值5.2、酶量25FPA·g-1干物质、0.1 mg MgSO4下水解12h,葡萄糖得率为34.5%,比未经酸处理直接酶解葡萄糖的得率提高50%.     

棉秆炭化还田对棉花生长及土壤理化特性的影响

【目的】研究西北连作棉田秸秆炭化还田对棉花生长和土壤性质的影响,提炼适宜的秸秆还田技术,为西北棉花秸秆还田提供技术支撑。【方法】试验设置为田间试验,6个处理,分别为:1、秸秆移除(CK);2、秸秆还田(S);3、有机肥还田(M);4、炭化还田(1.5Bc);5、有机肥+棉秆炭(MBc);6、炭化还田(3.0Bc)。在棉花生长后期测定棉花的生长指标、生物量、产量,并采集土样,分析相关指标。【结果】与秸秆移除(CK)相比, 棉花植株的株高、茎粗、叶长和叶宽均以有机肥还田及其与炭化还田的配合施用最大,分别增加了8.89%、11.86%、11.82%、11.39%。产量则以有机肥还田、有机肥还田与炭化还田的结合两个处理对产量的提高幅度最大, 分别为43.06%、37.01%,其次是1.5Bc和3.0Bc两个处理,均显著增加了棉花产量,分别达到了18.15%、30.25%;地上部干物质积累以3.0 t炭化还田处理提高幅度最大, 达到了34.94%,地下部以秸秆直接粉碎还田提高幅度最大,为62.92%;土壤性质则以3.0tBc处理对土壤饱和含水量和田间持水量的增加幅度以及对土壤容重的降低幅度最大, 分别达到了11.03%、10.02%、4.77%。【结论】有机肥还田、炭化还田及其配施能够有效的促进棉花生长,增加棉花干物质积累,提高产量,改善土壤性质。     

酸-超声波预处理及糖化水解稻草研究

采用室内实验方法,研究了酸-超声联合预处理稻草对其化学组成以及糖化效果的影响,并与传统酸预处理法的效果进行了对比.结果表明,与未经处理的稻草相比,经酸-超声波处理的稻草其半纤维素、木质素含量最高分别减少了64.46%、62.19%,纤维素含量最高则上升了73.20%,而酸处理的稻草相应数值只能达到56.72%、59.90%及53.41%.同时分别对两种方法的稻草糖化的工艺条件通过正交试验进行了优化,得出两种方法的稻草最佳糖化条件均为:pH值为4.8,温度为45℃,酶浓度为20mg·g-1.在该条件下,对于酸-超声波预处理稻草,在糖化108 h以后还原糖浓度稳定并达到最大值26.4 g·L-1而对于酸预处理稻草,在糖化120h以后还原糖浓度才稳定并达到最大值26.2 g·L-1,且前者能比后者产生更多的葡萄糖以及更少的木糖,更有利于提高后续酒精发酵的效率.     

食用担子菌接种对棉花秸秆消化性改善效果研究

[目的]对棉花秸秆进行食用担子菌接种处理,研究其改善棉花秸秆消化性的效果.[方法]分别选香菇(Lentinus edodes( Berk.)sing)和平菇(Pleurotus ostreatus)供接种培养.以粉碎棉花秸秆为基料,添加麦麸、玉米粉、尿素、石膏、石灰、蔗糖、过磷酸钙等试剂的培养料,简易蒸汽灭菌后供担子菌接种,在20～22℃,空气相对湿度约70;的发菌室内培养30和60 d后供取样分析.[结果]菌丝伸长速度平菇优于香菇,但培养60 d后两种菌菌丝均能覆盖培养基;培养60 d后,两菌种都能降低培养基的纤维成分,提高粗蛋白含量和干物质消化率,平菇的作用效果优于香菇(P＜0.01).电镜观察表明菌丝能穿透和溶解棉花秸秆细胞壁.[结论]以80;棉花秸秆为主配料接种平菇培养1～2月,能显著提高粗蛋白含量和干物质消化率,其粗蛋白含量和干物质消化率分别达到11.65;和59.54;.     

不同药剂处理棉子对棉苗可溶性糖含量的影响

时棉花邯241光(黄萎病带菌种)棉子进行不同药荆拌种处理试验.结果表明,不同处理棉花苗期可溶性糖含量不同,棉花抗黄萎病品种可溶性糖舍量高于感病品种,棉花品种的含糖量与抗黄萎病有一定的相关性,两者呈显著正相关关系,45%多·福WP、45%黄枯净WP时棉花黄萎病有显著的抑制作用.