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.     

芦竹秸秆温和碱氧化预处理条件优化

通过单因素试验和响应面试验对芦竹秸秆的碱预处理条件进行了优化.结果表明预处理最优条件为:处理温度为64℃,处理时间为26.5h,固液比为1∶22.2,氢氧化钠质量分数为1.24%,此条件下芦竹秸秆的失重率、纤维素、半纤维素、木质素的保留率分别为33.37%,97.77%,45.53%,26.73%.经过预处理芦竹秸秆,在最优条件预处理下水解产率为77.76%,比未处理秸秆的还原糖产量高0.66g/g.     

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.     

红麻秸秆发酵转化燃料乙醇

红麻秸秆含纤维素42.31%、半纤维素22.58%、木质素23.79%.分别采用热水和3%硫酸、1.5%烧碱溶液对红麻秸秆进行预处理(121℃,60 min),通过纤维素酶催化水解,红麻秸秆平均纤维素转化率分别达到12.23%、25.62%和85.34%,说明碱性预处理比较适合.以10 g碱处理红麻秸秆样品为底物的同步糖化发酵试验表明,当发酵168 h后,乙醇浓度达到26.06 mg.mL-1,乙醇产率达到理论产率的76.71%.     

预处理对废纸纤维素酶水解的影响

为了促进废纸类生物质资源的回收利用,采用蒸汽爆破、NaClO2处理、NaClO2结合NaOH处理、NaOH处理和氨水浸泡这5种方法对废鞋盒碎片进行预处理,以改善废纸的纤维素酶水解。分析了预处理后废纸中木素和半纤维素含量、纤维的表面结构和结晶度的变化,并探讨了这些变化对纤维素酶水解效果的影响。结果表明:蒸汽爆破预处理对木素和半纤维素的去除效果最好,碱处理对半纤维素的去除效果不好。预处理使原料的表面变得粗糙,尤其是NaOH处理导致的变化最大。预处理后,原料的结晶度有升有降。酶解试验表明木素和半纤维素的含量、原料表面粗糙程度与纤维素酶水解速率之间均不存在明显的相关性。但是结晶度与纤维素酶水解速率关系明显,结晶度越低,酶水解速率越快。NaOH预处理的原料结晶度最低,纤维素酶水解率最高,为45.4%。     

基于金属盐助催化剂的秸秆纤维素稀酸水解研究

为缓解当前能源危机,寻求农作物秸秆的有效利用途径,运用稀酸水解法对秸秆纤维素进行水解实验研究.该文基于自行设计的高温高压反应装置,以玉米秸秆为原料,以还原糖得率为指标,采用正交实验设计对硫酸浓度、秸秆粉碎度及金属盐助催化剂种类与浓度四种水解条件进行了研究.实验结果表明:氯化铬、氧化亚铁、氯化铜、氯化锌四种金属盐助催化剂均提高纤维素稀酸水解效率,并得出了四种助催化剂稀酸水解纤维素的最佳反应条件.实验表明,最佳工艺条件为硫酸浓度2%、粉碎度60目、氯化亚铁浓度1%.实验结果为秸秆纤维素稀酸水解规模化生产应用奠定了基础.     

稀酸水解研究

 为缓解当前能源危机，寻求农作物秸秆的有效利用途径，运用稀酸水解法对秸秆纤维素进行水解实验研究。该文基于自行设计的高温高压反应装置，以玉米秸秆为原料，以还原糖得率为指标，采用正交实验设计对硫酸浓度、秸秆粉碎度及金属盐助催化剂种类与浓度四种水解条件进行了研究。实验结果表明：氯化铬、氯化亚铁、氯化铜、氯化锌四种金属盐助催化剂均提高纤维素稀酸水解效率，并得出了四种助催化剂稀酸水解纤维素的最佳反应条件。实验表明，最佳工艺条件为硫酸浓度2%、粉碎度60目、氯化亚铁浓度1%。实验结果为秸秆纤维素稀酸水解规模化生产应用奠定了基础。     

木质纤维素预处理研究进展

木质纤维素主要由纤维素、半纤维素、木质素等成分构成,将纤维素水解成葡萄糖,进而可以发酵生成乙醇等生物化工产品。纤维素、半纤维素、木质素三者以复杂的结构关系缠绕在一起。这种结构阻碍了纤维素的有效水解,这就需要进行预处理,才能使纤维素得到更充分的水解。预处理主要包括物理法,化学法,生物法,文章对这3种预处理方式进行详细介绍。     

旧瓦楞纸箱稀酸水解制还原糖的研究

[目的]探讨稀H2SO4水解旧瓦楞纸箱（OCC）制还原糖的影响因素。[方法]采用稀酸在高温下水解OCC,进行正交优化试验。[结果]稀H2SO4水解OCC的最佳工艺条件为：硫酸质量分数3％,水解温度180℃,水解时间60min,液固比16：1（ml：g）,还原糖得率为68．481％。其还原糖得率明显高于稻草、玉米秸秆等原生植物纤维的得糖率,而酸浓度又远远低于浓跋水解的酸浓度。[结论]对于OCC酸水解过程,前30rain半纤维素先于纤维素水解,30—60min主要为纤维素水解,60～120min炭化作用超过了纤维素的水解作用。     

木质纤维素分级处理工艺

将高温稀酸水解同乙醇萃取相耦连,对麦草中的3种主要木质纤维素组分纤维素、半纤维素、木质素进行分级分离.结果表明,细粉后的麦草在140℃、H2SO4体积分数0.5%、固液比1:20(W/V)的条件下处理10 min.麦草中的半纤维素含量由原来的34.6%降到4.34%.半纤维素水解木糖得率高达74.1%,固体残渣回收率为65.3%.此条件下处理后的固体残渣进行乙醇萃取分离木质素,最佳萃取条件为温度180℃、乙醇体积分数40%(含0.3%NaOH)、固液比1:50(W/V)、保温时间30 min,粗木质素得率高达89.5%.经以上两步分段处理后的粗纤维素疏松质软,回收率达到83.2%.     

5种菌草苗期抗盐性的评价

为探明莱竹、芦竹、巨菌草、象草、稗草等5种菌草苗期的抗盐能力,分别以0(CK)、50、100、150、200、250 mmol.L-1NaCl处理模拟盐胁迫,测定叶片的可溶性糖含量、超氧化物歧化酶(SOD)活性、过氧化物酶(POD)活性、过氧化氢酶(CAT)活性、细胞膜透性、丙二醛(MDA)含量等生理生化指标及恢复试验后植株的死亡率,并利用隶属函数法对以上指标进行综合评价.结果表明:随着NaCl胁迫浓度的升高,5种菌草植株的死亡率、细胞膜透性呈升高的趋势;稗草、巨菌草、象草的SOD、POD、CAT活性,可溶性糖、MDA含量呈先升后降的趋势,莱竹、芦竹的SOD、POD、CAT活性,MDA含量呈升高的趋势;稗草、莱竹、象草、巨菌草、芦竹的半致死NaCl胁迫浓度分别为132.6、129.8、105.9、114.9、164.1 mmol.L-1,其生理指标平均隶属函数值分别为0.58、0.43、0.94、0.06、0.02,5种菌草抗盐能力的强弱为:芦竹>稗草>莱竹>巨菌草>象草.     

卡那霉素和潮霉素对芦竹不定芽诱导与生长的影响

[目的]研究组培条件下芦竹（Arundo donax Linn.）对植物基因工程常用抗生素卡那霉素和潮霉素的敏感性,为芦竹基因工程载体构建及转基因植株筛选奠定基础。[方法]芦竹外植体预培养3 d后接种于添加不同浓度卡那霉素或潮霉素的不定芽诱导培养基中培养,研究2种抗生素对芦竹外植体不定芽诱导及生长的影响。[结果]2种抗生素在一定浓度下对芦竹外植体不定芽诱导和生长都有影响。潮霉素浓度在5～50 mg/L时,随着浓度增大,对芦竹不定芽诱导及生长的抑制作用均增强;浓度达到50～100 mg/L时,外植体生长、分化逐渐停止直至死亡。卡那霉素浓度在5～100 mg/L时,对不定芽诱导产生促进作用。[结论]潮霉素在较低浓度下对芦竹外植体不定芽诱导和生长产生抑制作用,适合作为芦竹转基因选择标记。     

微波辐射辅助木瓜蛋白酶水解大豆蛋白的研究

【目的】针对常规酶解反应所需时间较长,研究了微波辐射对蛋白酶水解蛋白质的影响,为蛋白的工业化快速酶解提供技术支持。【方法】根据木瓜蛋白酶水解大豆蛋白的最佳工艺条件,用自行设计的微波辐射蛋白酶催化反应器,在不加微波和480 W微波功率条件下（微波功率密度为4 W/g）,采用木瓜蛋白酶水解大豆蛋白,用甲醛滴定法测试水解液中氨基酸含量,比较2种条件下的水解效果,并用高效液相色谱法分析了2种条件下水解液中氨基酸的组成。【结果】不加微波条件下氨基氮含量达到0.535 5 g/L需要水解5 h,而在480 W微波辐射下水解1 h,氨基氮含量就达到了0.568 7 g/L,反应速率提高了5倍以上。高效液相色谱分析表明,于常规条件下水解5 h和480 W微波辐射辅助水解1 h,木瓜蛋白酶水解大豆蛋白的酶解液中游离氨基酸含量和总氨基酸含量基本相同。【结论】微波辐射可以加快蛋白酶水解反应,提高反应速率。     

玉米秸秆中木质素、半纤维素和纤维素的组分分离研究

针对分离植物茎秆中的木质素、半纤维素和纤维素需高温和高压处理的苛刻条件以及所得组分纯度和回收率均较低的缺陷,采用乙醇和硝酸相结合的方法对玉米秸秆在常压下进行预处理,经稀碱溶液蒸煮及过氧化氢处理,实现高效分离和回收木质素、半纤维素和纤维素组分的目的。正交试验确定的最佳条件为：固液比1∶14、硝酸与乙醇体积比1∶2、76℃下反应3 h,原料的木质素脱除率达76.3%,木质素回收率为44.5%;预处理后的原料以4% NaOH为溶剂、固液比1∶40、95℃下蒸煮2.5 h,其半纤维素脱除率98.8%,半纤维素回收率达66.0%（滤液∶乙醇1∶0.8、pH 7、沉淀2 h）;粗纤维素以2.5%H2O2为溶剂、固液比1∶30、pH 11.5、（46±1）℃下处理6 h,其纤维素纯度99.28%,回收率59.7%。该方法具有工艺条件温和及绿色环保等优势,为玉米秸秆的分级利用提供了一条新的途径。     

纤维素酶促进菠萝皮果胶提取的研究

为了促进菠萝皮中果胶的提取,对采用酸解法处理后的菠萝皮酸解液作进一步的纤维素酶酶解处理,且初步确定此工艺的最佳酶解条件：酶解温度为55℃,菠萝皮酸解液pH值为4.2,单位菠萝皮酸解液中纤维素酶用量为15.5 U·mL-1,酶解时间为140 min。在此工艺条件下,酶解液中果胶含量可达7.4 g·L-1,比菠萝皮酸解液中...     

耐温酵母用于玉米秸秆同步糖化发酵工艺考察

[目的]对耐温酵母用于玉米秸秆同步糖化的发酵工艺进行考察。[方法]研究固液比、初始葡萄糖浓度和酶加入量对纤维素酶水解的影响,并对温度、固液比对中性蒸汽爆破预处理玉米秸秆(PCS)同步糖化发酵的影响和耐温酵母FE-B的同步糖化发酵工艺进行考察。[结果]水解体系中水解速率在一定范围内与酶加入量成正比,但随着酶加入量的增加,酶量对水解速率的贡献逐渐降低;酶解体系中的葡萄糖浓度对纤维素酶的水解速率具有很强的抑制作用,葡萄糖浓度越高,抑制越强;固液比在10%～30%,固含量越高,最终葡萄糖产率越高,且不影响纤维素水解率。利用基于耐温酵母FE-B的同步糖化发酵工艺水解和发酵120 h,反应体系中的乙醇浓度可达6.21%(W/W),纤维素水解率为88.70%。[结论]该研究可为开发木质纤维素生产燃料乙醇提供理论依据。     

利用双酶法制备猴头菇氨基酸营养液

[目的]确定猴头菇氨基酸营养液的最佳制备工艺,为以猴头菇为原料的氨基酸强化食品开发提供参考.[方法]以猴头菇营养液中的氨基酸总量为指标,采用单因素试验和正交试验对影响氨基酸总量的酸性蛋白酶用量、纤维素酶用量、酶解温度、酶解时间、酶解pH、液料比等因素进行优化.[结果]影响猴头菇营养液中氨基酸总量的主次因素依次为:酸性蛋白酶用量>纤维素酶用量>液料比>酶解时间>酶解温度>酶解pH,其最佳制备工艺参数为:酸性蛋白酶用量1.00%,纤维素酶用量1.50%,酶解温度50℃,酶解时间60 min,酶解pH 3.5,液料比25∶1.与热水浸提法相比,双酶法制备的猴头菇氨基酸营养液中氨基酸总量提高了73.2%、可溶性固形物含量提高了75.0%.[结论]以双酶法制备猴头菇氨基酸营养液是可行的,能有效提高营养液中的氨基酸总量和可溶性固形物含量.     

乙酰丁香酮对组培芦竹不定芽诱导和生长的影响

[目的]研究组培条件下乙酰丁香酮(AS)对芦竹不定芽诱导和生长的影响,为芦竹农杆菌介导转基因过程中AS的使用提供依据。[方法]将芦竹外植体预培养3 d后接种到添加100、250、500、1 000、2 500、5 000μmol/L AS的培养基中培养,以不添加AS为对照,观察芦竹的不定芽诱导数及不定芽的高度。[结果]AS在一定的浓度下对芦竹外植体不定芽的诱导和生长都有影响。培养基中添加1 000～2 500μmol/L AS,对芦竹的生长有显著的促进作用;添加AS对芦竹不定芽的诱导有抑制作用,浓度范围1 000～5 000μmol/L与100～500μmol/L相比,对芦竹不定芽诱导的抑制作用显著增强。[结论]AS浓度为100～500μmol/L为芦竹转基因过程中可以使用的合适浓度。     

乳酸分离稻草中纤维素和木质素的研究

[目的]为稻草中纤维素和木质素的进一步利用提供技术指导。[方法]采用乳酸分离稻草中的纤维素和木质素,研究温度对分离效果的影响,并分析不同温度下酸处理纤维素的组成和性质。[结果]温度低于115℃时,酸处理纤维得率随温度的升高快速降低;乳酸木质素得率随温度的升高呈先升高后降低趋势,但温度高于130℃时,乳酸木质素得率降低。随着温度的升高,酸处理纤维中纤维素的含量先升高后降低,125℃时纤维素含量最高;温度低于110℃时,酸处理纤维中木质素含量随温度升高呈降低趋势,温度高于110℃时,升高温度对木质素含量影响不大。红外光谱分析结果表明,分离得到的乳酸木质素中含有较多的极性基团。[结论]在该试验条件下,最佳保温温度为125℃。     

两种芦竹(Arundo donax L.)的生物量及分子转录水平的差异性分析

芦竹Arundo donax L.由于其生长快速、抗逆性强、蛋白含量高等优点,正以重要能源植物的定位受到越来越多的重视。本研究针对本单位收集的源自我国山东省烟台市及福建省福州市永泰县的2种芦竹进行叶片形态、生物量及营养物质含量等生物学特性分析,发现2个芦竹品种在干物质产量、水分含量、纤维含量、粗灰分含量等指标上存在一定差异性。基于上述差异性,对2个芦竹品种的叶片进行Illumina高通量测序分析,构建芦竹转录组数据库。通过de novo的方法对获得的转录组数据进行组装,并预测各组装获得Unigene的开放阅读框,从而获得可能的蛋白氨基酸序列。通过基因表达量差异性分析,筛选2个芦竹品种中表达量差异显著的基因,并将上述基因与Gene Ontology(GO)、Eukaryotic Orthologous Groups of proteins(KOG)及Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes(KEGG)等数据库比对分析,预测差异表达基因的功能及参与的代谢信号通道。针对与生物量及生物乙醇产量相关的代谢途径的分析发现,2个芦竹品种在碳固定光合作用、淀粉/糖代谢及木质素合成相关的信号通道中关键酶基因的表达量上具有显著差异。上述结论从生物学及生物信息学角度分别分析了源自我国不同地域的芦竹品种在生物产量及生物质能源相关指标上的差异性。研究结论为筛选芦竹品种作为优质生物质能源草种提供了依据。