促进柠条酶解糖化的预处理方法比较

以柠条平茬废弃物为原料,分别采用0.1%~5%的Na OH、0.025%~1%的硫酸和黄孢原毛平革菌处理柠条平茬废弃物,研究不同预处理方法对柠条质量损失情况、酶解转化率、总还原糖得率和木质纤维素含量的影响。结果表明,酸、碱和微生物预处理均可不同程度地提高柠条平茬废弃物的酶解转化效率和总还原糖得率,木质素的移除与改性可能是酶解效率提高的主要因素。其中,0.5%硫酸处理是从柠条平茬废弃物获取糖的最佳预处理方式,处理后总还原糖得率从5.5%提升到17.9%,提高了约2.3倍;5%Na OH处理是提高柠条平茬废弃物转化效率的最佳预处理方式,酶解转化率从5.5%提升到13.6%,提高了约1.5倍。本项研究分别从酶解转化率与总还原糖得率两个角度来评价促进柠条酶解糖化的预处理方法,其研究结果对柠条多元化的高效利用提供参考依据。     

4种木质纤维素预处理方法的比较

采用4种方法对玉米秸秆预处理,研究了不同预处理方法对酶水解性能和可发酵性糖得率的影响,分析了预处理物料主要成分,预水解液中糖组成、碳水化合物降解产物及木质素降解产物含量.100 g玉米秸秆经稀酸、稀酸磨浆、中性蒸汽爆破和稀酸蒸汽爆破预处理、洗涤后,物料中纤维素由37.17g分别降为33.96、33.54、32.63和32.88 g,木聚糖由22.84 g分别降为2.77、2.47、3.56和2.05 g,木质素由18.76 g分别降为17.63、17.42、16.90和17.25 g.稀酸蒸汽爆破预处理物料在底物质量浓度100 g/L、纤维素酶用量20 FPIU/g(以纤维素计,下同)、β-葡萄糖苷酶用量3 IU/g下酶水解48 h,纤维素水解得率为75.91％.玉米秸秆经稀酸蒸汽爆破预处理、纤维素酶水解后可发酵性糖得率为44.93％(以玉米秸秆为基准).     

稀硫酸-氢氧化钙联合预处理玉米秸秆制乙醇

以玉米秸秆为原料,研究稀硫酸-氢氧化钙联合预处理秸秆制备燃料乙醇的方法。玉米秸秆经稀硫酸预处理、固液分离后得到的预水解液(主要含有木糖)进行戊糖发酵;而残渣采用氢氧化钙进一步预处理后,经酶水解得到的葡萄糖进行己糖发酵,从而实现戊糖和己糖分开发酵产乙醇。研究结果表明,玉米秸秆稀硫酸预处理最佳条件为:硫酸用量1.00%(以绝干玉米秸秆计),反应温度130℃,反应时间70 min,此时木聚糖水解得率为80.45%;采用树干毕赤酵母对玉米秸秆稀硫酸预水解液原液、浓缩液Ⅰ(浓度为原液的2倍)和浓缩液Ⅱ(浓度为原液的3.5倍)进行戊糖发酵,乙醇得率分别为82.52%、85.13%和73.64%。氢氧化钙进一步预处理玉米秸秆稀硫酸预处理渣的最佳条件为:氢氧化钙用量0.125 g/g(以绝干玉米秸秆计),反应温度90℃,时间24 h,此时纤维素酶水解得率为84.92%;采用酿酒酵母对两步预处理残渣的酶水解液原液、浓缩液Ⅲ和浓缩液Ⅳ(浓度为原液的2倍和3倍)进行己糖发酵,乙醇得率分别为92.22%、91.89%和85.54%。     

辐照预处理水稻秸秆在高底物浓度下的酶解

研究了高剂量辐照对水稻秸秆聚糖组分的影响,探讨了采用分批补料提高辐照预处理水稻秸秆酶解体系底物浓度以获得高浓度糖的可行性。结果表明:水稻秸秆经高剂量辐照后其聚糖含量下降,水溶性总糖由0.7%增至13.4%;采用分批补料的方法,能使酶解体系最终底物质量分数达到40%,在32.8 FPU/g(以纤维素质量计)的酶添加量条件下,可获得酶解葡萄糖质量浓度达104.6 g/L,纤维素酶解转化率可达到77.1%。     

桉木热磨与高温热水协同预处理对酶解效果的影响及工艺优化

为提高桉木原料的酶解糖化效果,降低原料处理成本,采用热磨与高温热水法联合对桉木原料进行预处理,并对高温热水预处理后样品进行纤维素酶酶解糖化。通过对预处理液和酶解液中木糖和葡萄糖得率的测定,来研究预处理条件对糖得率的影响。以预处理液和酶解液中的总糖得率作为预处理工艺条件的评价指标,得到最优的预处理条件为:预处理温度180℃、保温时间40 min、固液比1∶20(g∶mL)。在此条件下,桉木热磨后原料经预处理、酶解后总木糖得率为11.78%,木糖的转化率为82.67%;总葡萄糖得率为36.33%,葡萄糖的转化率为78.90%。采用傅立叶红外光谱(FT-IR)、扫描电镜(SEM)等分析预处理样的理化特性,结果表明:桉木原料热磨后颗粒变小,呈丝状,纤维形态和表面结构基本不变;而高温热水预处理后物料的纤维结构松散、碎化,断裂明显,改善了纤维素酶的可及度,提高了酶解效率。     

稀酸预处理改善玉米秸秆酶水解性能的机制探讨

为了探讨在稀酸预处理提高玉米秸秆在纤维素酶酶解阶段提高纤维素转化率的机制,利用一系列的检测方法:FT-IR、XRD、SEM和比表面积分析仪分析了预处理前后玉米秸秆在形态学和物理化学性质方面的变化.在经过稀酸预处理后的玉米秸秆在纤维素酶酶解阶段其纤维素转化率有较大的提高,经过170℃,60 min,固液比1∶15(g∶mL),1.00 g/mL酸质量浓度的条件预处理后,从31.88％提高到95.74％.XRD结果显示预处理后玉米秸秆的结晶度有所增加,从原料的37.8％增加到58.7％,但是当预处理强度增加到一定程度后,结晶度没有较大的变化,基本维持在58％.玉米秸秆的表面结构在稀酸预处理后,原来的光滑表面变得粗糙、多孔,这样的表面有利于纤维素酶与玉米秸秆的接触,预处理后玉米秸秆的比表面积有很大程度的增加,经过170℃,60 min,固液比1∶15,1.00g/mL酸质量浓度的条件预处理后,玉米秸秆的比表面积从0.329 m2/g增加到2.878 m2/g,这都有利于改善纤维素酶对纤维素的作用,增加纤维素转化率.     

玉米秸秆稀酸预处理的研究

研究了玉米秸秆稀酸预处理条件对木糖得率和纤维素酶水解性能的影响.在单因素试验的基础上,用正交试验法对稀酸预处理条件进行优化.在固液比1∶10、硫酸质量分数0.75%、温度150℃条件下处理30min,木糖得率最大为85.64%.100g玉米秸秆经稀酸预处理和纤维素酶水解后,可得到最大总糖量49.74g.分析结果表明,木糖得率最大影响因素为酸浓,酶解得率最大影响因素是温度.温度对综合指标的影响极显著,酸浓影响显著,时间影响不显著.预处理破坏了玉米秸秆的纤维素结构.     

组合预处理对橡实壳组成及酶解转化的影响

为脱除果壳类原料中的半纤维素和木质素,减少其对纤维素酶的无效吸附,提高酶解转化率。采用蒸汽爆破、Na OH、碱性H2O2及其组合预处理方法,研究不同方法对橡实(蒙古栎种子)壳组成及酶解转化的影响。结果表明,经过2.25 MPa蒸汽爆破预处理后,橡实壳半纤维素由26.81%降低至5.79%,半纤维素脱除率达87.28%,酶水解120 h后葡萄糖得率由10.32%提高至38.36%。橡实壳蒸汽爆破组合氢氧化钠处理后,木质素脱除率可达54.29%。而蒸汽爆破组合碱性H2O2处理后,酶解120 h葡萄糖得率可达76.65%,是未处理橡实壳的7.4倍。     

几种纤维素酶制剂水解和吸附性能的研究

比较了商品纤维素酶和自产纤维素酶在蛋白组分及蛋白组分含量上存在的差异。商品纤维素酶水解稀酸预处理和蒸汽爆破预处理的玉米秸秆,其水解得率均低于自产纤维素酶。以蒸汽爆破的玉米秸秆为碳源制备纤维素酶,添加外源8 IU/g(以纤维素计)的β-葡萄糖苷酶,水解蒸汽爆破的玉米秸秆48 h,纤维素水解得率为90.08%;水解液中纤维二糖的质量浓度从17.06 g/L降低到1.12 g/L,相应葡萄糖质量浓度从21.09 g/L提高到44.01 g/L,可发酵性糖从55.28%提高到97.52%。微晶纤维素对商品酶和自产酶的吸附在30 m in达到平衡,且符合Langmu ir等温吸附方程;由Langmu ir常数分析得知两类酶均来自里氏木霉,且对微晶纤维素的亲和力相差不大。     

碱性亚硫酸盐预处理对桉木酶解糖化的影响

为提高按木原料的酶解糖化效果,采用碱性亚硫酸盐对桉木原料进行预处理,并对预处理所得样品进行纤维素酶酶解糖化.通过测定酶解液中的葡萄糖、木糖得率,探讨预处理条件对产糖得率的影响.结果表明:随着蒸煮温度的升高,NaOH用量的增大,桉木酶解液中木糖、葡萄糖得率明显增大;随着Na2SO3用量的增大,保温时间的延长,酶解液中木糖、葡萄糖得率先增大后减小.最佳预处理条件为:蒸煮最高温度170℃,保温时间3h,NaOH用量3％,Na2SO3用量10％.此时,酶解木糖、葡萄糖得率分别可达15.37％和60.79％,比未经处理的1.73％和12.33％提高了7.88倍和3.93倍.     

蒸汽爆破玉米秸秆的分段酶水解

以蒸汽爆破预处理的玉米秸秆为原料,探讨了分段酶水解和超滤回用β-葡萄糖苷酶的工艺对水解效果的影响。结果显示:三段酶解过程中由于反应产物纤维二糖和葡萄糖的及时移除,使产物对纤维素酶的抑制作用大大降低,提高了纤维素酶水解得率和纤维二糖转化为葡萄糖的效率,并且缩短反应时间。与一段酶水解工艺相比,(6+6+12)h三段酶水解蒸汽爆破玉米秸秆使纤维素水解得率从62.83%提高到70.16%,并且水解时间从72 h减少到24 h。蒸汽爆破玉米秸秆由23%的结晶区和77%的无定形区组成,经纤维素酶(6+6+12)h三段水解后,水解残渣在衍射角2θ为16°和22°处的两个衍射峰变得更加突出,衍射强度有所增强。用截留分子质量为30 ku的超滤膜回收水解液中的β-葡萄糖苷酶并进行下一轮酶解,回用第一轮β-葡萄糖苷酶的回收率为98.87%,葡萄糖的得率为92.71%;回用至第八轮β-葡萄糖苷酶的回收率为95.25%,葡萄糖的得率为90.87%。     

亚硫酸氢盐预处理对玉米秸秆酶水解的影响

研究了亚硫酸氢钠对玉米秸秆进行预处理的条件,主要考察了亚硫酸氢钠用量、预处理温度和pH值对玉米秸秆酶水解效率的影响。结果表明:在温度180℃、保温30min时,随着亚硫酸氢钠用量的增加,木质素和半纤维素的溶出量增大,从而促进玉米秸秆预处理后底物的酶水解,当亚硫酸氢钠用量为7%时,酶水解转化率和葡萄糖得率分别为69.40%和62.44%;预处理温度越高,酶水解效率越高,温度190℃、保温30min时底物酶水解转化率达到了81.04%,葡萄糖得率71.91%;预处理pH值升高,酶水解效率相应增大,pH值在4.2～4.7之间时,酶解效率增加明显。     

磷酸联合过氧化氢预处理玉米芯及其酶水解效率的影响

利用磷酸联合过氧化氢(H_3PO_4-H_2O_2,PHP)预处理玉米芯,并以纤维素酶水解预处理后玉米芯,以酶解效率为指标优化预处理条件。研究结果表明:玉米芯经H_3PO_4-H_2O_2混合液(H_3PO_4质量分数80%)于50℃下预处理4 h后,纤维素质量分数57.38%,纤维素回收率95.84%,半纤维素和木质素的脱除率分别为62.36%和68.97%。在酶用量10 FPIU/g(以葡聚糖质量计)的条件下,72 h酶水解得率为39.12%,相比未经预处理玉米芯的72 h酶水解得率(10.84%)提高了2.61倍。利用红外光谱分析物料预处理后结构的变化,H_3PO_4和H_2O_2在预处理过程中起到了协同作用,能同时去除半纤维素和木质素。相比单独使用H_3PO_4预处理(16.78%)或H_2O_2预处理(20.71%),H_3PO_4-H_2O_2预处理玉米芯的72 h酶水解得率分别提高了133.13%和88.89%。     

木聚糖酶水解制取低聚木糖的研究

比较了木聚糖酶和纤维素酶水解木聚糖制备低聚木糖的效果，并在10L酶解罐中研究了搅拌速率和酶解时间等因素对木聚糖酶水解的影响。优化了酶解工艺条件，当木聚糖质量浓度为30g/L，木聚糖酶体积用量为1%，搅拌速率180r/min时，酶解2h低聚糖得率可达35.2%。总糖得率为41.9%。产品酶解液中25.9%固形物是聚合度2-5的低聚木糖。     

杨木屑木聚糖碱法提取及其制备低聚木糖的工艺研究

为充分利用杨树资源,以杨木加工废弃物杨木屑为原料,研究碱法提取木聚糖的工艺条件,并采取酶法制备低聚木糖。以质量分数为1%的稀硫酸预处理可以有效提高杨木屑木聚糖的得率,较对照组提高了2倍。对比3种碱液(NaOH、KOH和NaHCO_3)提取杨木屑木聚糖的得率,以NaOH提取的木聚糖得率最大。通过单因素和正交试验优化NaOH提取杨木屑木聚糖的条件,结果显示碱液质量分数10%,固液比1∶10(g∶mL),温度120℃下提取3 h所得的木聚糖得率可达到20.7%,且四因素对提取得率的影响显著程度依次为提取温度碱液质量分数提取时间固液比。碱法提取杨木屑木聚糖酸水解后产物由88.69%D-木糖、4.76%纤维二糖和6.62%葡萄糖组成且不含有阿拉伯糖,说明碱法提取的杨木屑木聚糖支链上主要连有木糖。以碱法提取杨木屑木聚糖为底物,优化了来源于嗜热菌Dictyoglomus thermophilum的重组木聚糖酶Xyn B-DT的酶解适宜条件:在温度70℃,pH 6.0,酶用量3.00 U/m L,反应时间12 h后,杨木屑木聚糖水解产物中以木二糖和木三糖为主,并含有少量木四糖,降解率达86.2%。研究结果为杨木屑木聚糖的高值化利用奠定了基础。     

酶解法制备低相对分子质量胡芦巴半乳甘露聚糖及其产物的表征

以纤维素酶水解胡芦巴半乳甘露聚糖所得产物 1为原料;用普鲁兰酶水解产物1侧链的α -1,6糖苷键,以还原糖得率为指标,通过 L 9(34)正交试验优化了制备低相对分子质量胡芦巴半乳甘露聚糖(产物2)的工艺,并对产物进行了表征.试验结果表明,普鲁兰酶的最佳工艺条件为:酶用量为2000ASPU/g,酶解时间2h,pH值5.2,酶解温度60℃,此时还原糖得率为43.8%.用黏度法测得水解产物2的黏均相对分子质量( M V)为5.10×104.红外光谱结果表明,1595cm-1的-OH吸收峰和1402cm-1处C-H的变角振动吸收峰变强,由此说明胡芦巴半乳甘露聚糖的糖苷键断裂,羟基的数量增加.X射线衍射图谱结果表明,胡芦巴半乳甘露聚糖的结晶区只受轻微破坏,由此说明酶解反应主要发生在胡芦巴半乳甘露聚糖的非结晶区.     

不同预处理方法对麦草化学组分及其酶解性能的影响

以麦草为原料,探讨了高温热水(LHW)、氨水浸渍(SAA)、Na OH和Na OH联合乙醇(Na OH-ET)4种预处理方法对麦草化学组分及其酶水解糖转化率的影响。结果表明:LHW对聚戊糖有较高的去除率,188℃保温40 min处理,木聚糖和阿拉伯聚糖的去除率分别为73.11%和83.10%,但对木质素的去除率较小仅为21.32%。Na OH具有较好的脱木质素和去除灰分作用,麦草经1%Na OH,140℃保温3 h后木质素去除率为72.00%,灰分去除率为75.93%。因木质素在乙醇中有较好的溶解性,相同温度和时间条件下,麦草经1%Na OH与50%乙醇联合预处理,木质素去除率提高至84.11%。XRD检测结果表明,伴随着木质素和半纤维素的溶出,不同方法预处理后物料的结晶度不同程度增加,由原料的28.80%增加至预处理后的31.23%~33.61%。由于木质素和半纤维素的部分脱除,提高了酶对纤维素的可及性,物料经30 FPIU/g(以纤维素质量计,下同)纤维素酶和30 IU/gβ-葡萄糖苷酶酶解72 h后,糖转化率明显提高,其中Na OH-ET预处理物料的酶解总糖转化率(以麦草原料为基准)最高达90.05%,是麦草原料的7.5倍。     

基于高底物浓度的纤维素酶三段水解桑木粉得率与形貌分析

为改善高底物浓度酶水解过程中产物抑制问题,采用三段酶水解方法,通过在水解过程中及时移除反应产物纤维二糖和葡萄糖,降低产物抑制作用,增加酶反应速率,从而提高酶水解得率、缩短酶反应时间。与原料和经NaOH预处理的桑木比较,NaOH-Fenton预处理后的桑木中木聚糖含量明显降低,纤维素含量相对增加,木质素含量变化较小。无论是一段水解还是三段水解,纤维素酶水解得率均随底物质量浓度的升高而下降。在0.30 g/m L(m/V)底物质量浓度下,当酶用量增加为40 U/g(以纤维素质量计)时,三段(10+10+10)h酶水解得率74.16%,比一段水解72 h得率45.61%增长了62.60%,并且水解时间缩短了42 h。该研究结果对提高纤维素酶水解得率、降低纤维资源制取燃料乙醇成本具有指导意义。     

绿液预处理麦秆纤维素酶水解的研究

研究了绿液预处理对麦秆酶水解的影响.比较了不同绿液预处理条件下麦秆的浆得率、成分组成与纤维素酶解率,结果表明,预处理条件越剧烈,原料损失越大,而木质素脱除率越高,且在相同酶水解条件下,纤维素酶解率却越高,其中适宜的条件是预处理温度150℃,总碱量8％(Na2O计,对绝干原料)和硫化度40％,浆得率62.0％,葡聚糖、木聚糖和木质素质量分数50.0％、18.9％和16.2％,葡萄糖和木糖得率分别为74.2％和73.5％.考察了质量浓度和酶用量对绿液预处理麦秆酶水解的影响,优化了商品纤维素酶酶系结构和Tween-80的添加量,表明绿液预处理麦秆纤维素酶水解的适宜条件为质量浓度100 g/L,纤维素酶用量15 FPU/g(以纤维素计,下同),β-葡萄糖苷酶9 IU/g,木聚糖酶30 IU/g,Tween-800.05 g/g.在以上条件下,酶水解72 h,葡萄糖得率和木糖得率分别达到了82.5％和77.8％,是优化前的2.6和1.6倍.     

纤维素酶解预处理法提取杜仲胶的工艺研究

以蒽酮比色法测定的酶解液中的总糖含量和酶解杜仲胶的提取率为考察指标,优化纤维素酶解预处理杜仲粕壳的工艺条件。结果表明,纤维素酶预处理杜仲粕壳的最佳工艺条件:温度50℃,pH值3.8,酶的用量为0.30 g,料液比为1∶15(g∶mL),酶解2次,每次3 h。经最佳酶解工艺条件预处理后的杜仲粕壳,第一次提取酶解物中杜仲胶得率达到57.7%,是非酶解物中的1.3倍。采用薄层层析法检测,结果表明经酶解预处理后所提取的胶与非酶解而提取的胶成分基本相同。