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.     

微波处理种子对水稻性状的影响

用频率２４５０ＭＨｚ的微波辐射水稻种子，其红外光谱，种芽的生理生化指标、水稻生长期的性状都发生变化。适量的功率密度和辐射时间的微波辐射水稻种子，能够提高稻谷产量。     

NaOH对类芬顿预处理的玉米秸秆酶解性能影响

【目的】探究NaOH对类芬顿预处理(heterogeneous Fenton pretreatment, HFP)的玉米秸秆酶解效果影响及高效酶解的机制。【方法】在HFP体系(0.16 g·L^-1 FeOCl, 0.8 mol·L^-1 H₂O₂,6 h)对玉米秸秆预处理的前期进行NaOH前处理,以酶解后还原糖产率为指标,考察NaOH浓度和反应温度对NaOH-HFP体系的影响。对比未处理玉米秸秆和3种不同预处理体系(HFP体系、NaOH预处理体系和NaOH-HFP体系)处理后玉米秸秆的理化表征(成分分析和结构表征)。【结果】当NaOH浓度0.1 mol·L^-1,反应温度75℃时,经NaOH-HFP体系预处理玉米秸秆酶解后还原糖产率为92.5%,分别比NaOH预处理体系及HFP体系提高了31.0%和181.2%。成分分析结果表明,NaOH-HFP体系能够去除部分半维素和木质素。扫描电子显微镜、X-射线衍射、固态核磁和比表面积和孔隙率分析表征结果表明,预处理没有造成底物表面化学结构显...     

秸秆可溶性糖测定时样品前处理条件的优化

为确定秸秆可溶性糖测定时样品的最佳前处理条件,研究单因素对玉米秸秆和小麦秸秆可溶性糖得率的影响。利用中心组合试验(Box-Behnken)和响应曲面法(RSM)对主要前处理参数进行优化,并得到回归模型。结果表明:固液比(秸秆质量与水体积比)、水浴温度、提取时间和存放时间对玉米秸秆和小麦秸秆可溶性糖得率影响显著(P<0.05)。回归方程较好的反映了可溶性糖得率与固液比、水浴温度和提取时间的关系。玉米秸秆可溶性糖测定的最佳前处理条件为,固液比0.31g/mL,水浴温度94℃,提取时间63min,此条件下的可溶性糖得率为3.85%。小麦秸秆可溶性糖测定的最佳前处理条件为,固液比0.33g/mL,水浴温度95℃,提取时间58min,此条件下的可溶性糖得率为3.39%。     

不同添加剂处理对水稻秸秆腐解效果的影响

【目的】研究不同化学添加剂处理下水稻秸秆腐解产物的理化特性、养分含量、腐殖酸性质变化以及腐解产物浸提液对种子发芽指数的影响,为秸秆高效、高质腐熟以及有机废弃物合理利用提供理论依据和技术参考。【方法】以水稻秸秆作为供试有机物料,EM菌作为供试腐解菌剂,FeSO4、Na2SO4、石灰和碱渣作为添加剂,布置室内培育试验,观测不同添加剂处理下水稻秸秆腐解产物的pH,有机质,氮、磷、钾养分,腐殖酸性质的变化,分析各处理腐解产物浸提液对萝卜种子发芽的影响。【结果】培养54 d后,各添加剂处理的pH为8.17—8.65,呈微碱性,并且其物理特性也达到腐熟标准;10%碱渣、3%FeSO4、10%碱渣配合3%FeSO4处理下秸秆腐解产物的有机质残留和养分含量水平较高;3%FeSO4和10%碱渣配合3%FeSO4处理下,秸秆腐解产物的腐殖酸含量分别为76.1、78.0 g•kg-1,明显高于其它处理。化学添加剂处理也显著提高了腐殖酸品质,10%碱渣和10%石灰处理下,秸秆腐解产物中的胡敏酸（HA）含量为47.7和50.3 g•kg-1,胡敏酸与富里酸比（HA/FA）>2;添加10%碱渣、3%FeSO4以及10%碱渣配合3% FeSO4处理下,萝卜种子发芽指数（germination index,GI）均达到80%以上,表明上述处理不仅能促进秸秆的高效腐熟,还能有效消除秸秆腐解产物的毒害作用。【结论】有机物料腐解过程中添加碱渣和FeSO4能明显促进秸秆腐熟,提高腐解产物的品质。     

响应面法优化玉米秸秆酶水解条件的研究

针对玉米秸秆制取燃料乙醇过程中玉米秸秆酶水解效率低的问题,利用响应面法对玉米秸秆酶水解条件进行优化。首先通过两水平Plackett-Burman试验中8个因素,筛选出3个对还原糖产率影响最大的因素(酶浓度、温度和固液比),再通过最陡爬坡试验确定其最优区域,然后通过Box-Behnken设计和响应面法进一步确定因素间相互关系和以还原糖最大产率为目标的最优条件。结果表明:酶浓度和固液比、温度和固液比间的交互作用对酶水解的影响显著,还原糖最大产率(42.97%)的最优条件为酶浓度55.45U.g-1,酶比例2∶1,温度44.39℃,pH值5.0,固液比1∶10.3,转速140r.min-1,酶解时间72h,Mg2+浓度0.01%。     

磷酸-丙酮预处理对水稻秸秆酶解糖化的影响

为提高水稻秸秆木质纤维素的能源化利用效率,采用磷酸-丙酮对水稻秸秆进行预处理,研究预处理水稻秸秆粒径、固液比、温度、时间对纤维素酶水解糖化率的影响,并用扫描电镜分析预处理前后水稻秸秆结构的变化。结果表明,水稻秸秆预处理的适宜条件为:粒径≤380μm、固液比1∶8、温度80℃、处理时间为1.5 h,在此条件下预处理的水稻秸秆纤维素酶水解糖化率从未处理水稻秸秆的18.6%提高到预处理后的65.4%。SEM分析表明,经磷酸-丙酮预处理,水稻秸秆晶状结构遭到破坏,并崩解为碎片,从而使后续的纤维素酶水解糖化率显著提高。     

微波协同黑曲霉水解稻谷壳糖化工艺的优化

以稻谷壳为原料,采用微波预处理协同黑曲霉水解稻谷壳制备还原糖。探讨了经过微波预处理后原料的粒度、酶液用量、水解温度和水解时间对还原糖得率的影响,并采用响应面法建立二次回归模型对水解工艺进行了优化,在水解温度为61℃、水解时间为18.8h、酶液用量为31U/g时,还原糖的平均得率可达到46.17%,比在相同工艺条件下未经微波处理的得率提高了96.22%。     

微波预处理超声辅助酶解大豆秸秆条件优化

为提高油料作物秸秆酶解效率,对大豆秸秆进行微波预处理,然后进行超声辅助酶解.经扫描电镜分析,大豆秸秆的致密结构经微波预处理后,得以明显破坏,可以更利于被纤维素酶水解.采用正交实验对微波预处理条件进行优化,结果表明微波预处理大豆秸秆最优条件为:微波辐射功率400 W,辐射时间40 min,辐射温度60℃.经微波预处理、超声辅助酶解条件优化后,水解7 h酶解率达到11.06%,与常规条件酶解48 h的酶解率(11.77%)基本相当,酶解效率显著增加.     

不同氨处理对玉米秸秆糖化效果的影响

为提高秸秆中还原糖含量,增加其营养价值,选择对于动物无害的尿素和碳酸氢铵试剂对玉米秸秆进行处理,对比不同氨源处理对玉米秸秆糖化效果的影响。通过正交设计分别对尿素、碳酸氢铵进行不同浓度、温度、时间、液固比最佳处理条件分析;在最佳试验条件基础上,将尿素和碳酸氢铵与过氧化氢进行单一和复合处理。结果显示:尿素处理组中各因素对酶解还原糖得率均无显著影响(P0.05);碳酸氢铵各因素对酶解还原糖得率有显著影响(P0.05)。碳酸氢铵单独处理玉米秸秆,酶解后还原糖含量达216.55 mg/g,氮含量为1.19%,与双氧水复合处理差异不显著(P0.05)。由此表明,碳酸氢铵单独处理对提高秸秆营养价值效果显著。     

磷酸预处理对小麦秸秆酶解糖化的影响

为提高小麦秸秆木质纤维素的能源化利用效率,在常压温和条件下用磷酸对小麦秸秆进行预处理,研究了预处理秸秆颗粒度、固液比、温度、时间对小麦秸秆酶解糖化率的影响,并用扫描式电镜分析了预处理前后小麦秸秆结构的变化.结果表明,在小麦秸秆颗粒度60目、固液比1.0∶8.5、温度70℃、处理时间1.0h的预处理条件下,小麦秸秆酶解糖化率50 min时从25.4％(未预处理)提高到70.3％(预处理).SEM分析表明,经磷酸预处理后小麦秸秆崩解为碎片,为后续的酶解糖化提供了良好的条件.     

绿色木霉降解木薯秆产糖及其工艺优化研究

[目的]对绿色木霉降解木薯秆产糖的工艺条件进行研究。[方法]先用绿色木霉初步降解经预处理的木薯秆,再用纤维素酶水解木薯秆,接着采用响应曲面（RSM）结合单因素试验法优化绿色木霉糖化木薯秆的摇瓶发酵条件。[结果]绿色木霉糖化木薯秆最佳工艺为：接种量11 ml孢子悬浮液,装液量100 ml,初始pH 4.6,发酵时间84 h,发酵温度30℃,摇床转速150 r/min,摇瓶瓶口包裹12层纱布。在此条件下,得到最佳产糖量3.06 mg/g木薯秆,比优化前提高了76%。[结论]虽然目前绿色木霉发酵产糖量与纤维素酶水解相比仍有一定差距,但微生物发酵糖化法成本更低廉,操作更简便,具有工业化生产的应用潜力。     

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.     

响应面法优化稻草厌氧发酵工艺研究

[目的]研究采用响应面法优化稻草厌氧发酵工艺。[方法]利用中心组合试验设计,考察总固体(TS)含量、发酵温度、尿素添加量对稻草厌氧发酵的影响,采用响应面分析方法对工艺参数进行优化。[结果]根据试验数据建立的二次多项式数学模型极显著,相关系数R~2=0.968 4,说明预测值和试验值之间拟合度较好。通过模型预测得到稻草厌氧发酵产沼气的最优工艺组合为总固体含量6.37%,发酵温度32.64℃,尿素添加量4.28%,预期可能最大单位TS产气率236.60 m L/g,试验值为241.00 m L/g,二者相对偏差为1.82%。[结论]利用响应面法优化稻草厌氧发酵工艺参数可行,可以较好地预测单位TS产气率。     

酸预处理对水稻秸秆沼气发酵的影响

为了研究酸处理对水稻秸秆沼气发酵的影响,采用不同浓度的酸（2%、4%、6%、8%、10%）对水稻秸秆进行处理,并对处理后的水稻秸秆进行厌氧沼气发酵,分析了酸预处理组和对照组在沼气发酵过程中产气量、pH值、甲烷含量及发酵前后水稻秸秆组分变化情况。结果表明,与对照相比,酸处理能显著地改变水稻秸秆的生物降解产沼气的性质,提高了产气的效率。比较来看,酸处理浓度为6%的效果最好,其甲烷含量最高可达44.3%,单位总固体产气率为150 mL.g-1,比对照组高出99.8%。     

Pretreatment of Rice Straw by Hydrogen Peroxide for Enhanced Methane Yield

A pretreatment process for hydrogen peroxide (H2O2) was optimized to enhance the biodegradation performance of rice straw and increase biogas yield. A determination experiment was conducted under predicted optimal conditions. Optimization was implemented using response surface methodology. The effects of biodegradation and the interactive effects of pretreatment time (PT), H2O2 concentration (HC), and substrate to inoculum ratio (S/I) on methane yield were investigated. The lignin, cellulose, and hemicellulose of rice straw were significantly degraded with increasing HC. The optimal conditions for the use of pretreated rice straw in anaerobic digestion were a 6.18-d PT, 2.68% HC (w/w total solid), and 1.08 S/I; these conditions result in a methane yield of 288 mL g-1 volatile solids (VS). A determination coefficient of 95.2% was obtained, indicating that the model used to predict the anabolic digestion process has a favorable fit with the experimental parameters. The determination experiment resulted in a methane yield of 290 mL g-1 VS, 88.0% higher than that of untreated rice straw. Thus, H2O2 pretreatment of rice straw can be used to improve methane yields during biogas production.     

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%.     

小麦啤酒糖化工艺优化

[目的]探讨小麦啤酒糖化的最优工艺。[方法]通过4因素5水平二次旋转正交组合试验设计,利用响应面法分析与小麦啤酒糖化直接相关的小麦芽比例、水料比5、2℃保温时间6、5℃保温时间等因素对还原糖含量的影响。[结果]小麦啤酒最佳糖化工艺参数为小麦芽比例41.7%～42.3%,水料比3.4(V/W)5,2℃保温35～36 min6,5℃保温74 min;在该条件下,还原糖含量为89 g/L。[结论]该研究为小麦啤酒品质的提高提供了理论依据。     

稻草秸秆厌氧发酵产沼气研究

[目的]对影响稻草秸秆厌氧生产生物沼气的重要因素进行分析,以提高产气率,最大限度地提高秸杆原料利用率。[方法]采用单因素法对南京工业大学沼气站生产沼气的接种量、总固体含量、碳氮比进行分析。[结果]沼气站厌氧发酵的最优条件为接种量34%,总固体含量6%,碳氮比25：1。经验证,最优配比下的总产气量比目前常用的发酵条件（接种量50%,总固体含量5.6%,碳氮比22：1）下的总产气量提高了27.60%。[结论]为进一步研究利用秸秆发酵产沼气提供了依据。     

乙二醇预处理棉花秸秆糖化条件的优化

以乙二醇预处理的棉花秸秆为试验材料,以酶解时间、酶解温度、pH、底物质量浓度和纤维素酶浓度为试验因素,设计单因素试验、Box-Behnken试验,考察各因素对还原糖质量分数的影响,优化酶解糖化条件。结果表明,纤维素酶浓度和酶解时间对还原糖质量分数的影响极显著,二者的交互作用对还原糖质量分数有显著影响。还原糖质量分数与纤维素酶浓度、底物质量浓度、酶解时间之间的回归模型有统计学意义,各因素的影响主次顺序为纤维素酶浓度酶解时间底物质量浓度。酶解糖化优化条件为纤维素酶浓度90FPU/g、底物质量浓度47.2g/L、50℃、pH 4.8下糖化72h,还原糖质量分数高达486.9mg/g,显著高于原秸秆糖化效果(178.2mg/g)。