木质纤维素乙醇发酵研究中的关键点及解决方案

该文综述了近年来木质纤维素材料发酵生产乙醇的研究进展,提出了在木质纤维素原料发酵生产乙醇过程中的两大关键点,一是减少和消除原料预处理过程中抑制物及其有害影响;二是含木糖、葡萄糖、甘露糖、半乳糖等多种物质的混合物同时作为底物的乙醇发酵。在对已有研究结果比较和分析基础上,提出相应的解决方案。首先要采取综合的预处理过程,达到提高木质纤维素水解率的同时减少发酵抑制物;然后是提高发酵菌种对混合糖底物的利用能力和发酵生成乙醇的能力以及对抑制物的耐受性,以提高木质纤维素发酵生产乙醇的转化率。     

Dynamic Changes of Microbial Community for Degradation of Lignocellulose

Dynamic changes of a microbial community for lignocellulose degradation were explored in details. Community composition and development were investigated by the means of denaturing gradient gel electrophoresis （DGGE）, and results showed that the microbial community was constituted of 14 kinds of bacteria and presented the fluctuation in some degrees with fermentation. Furthmore, the result of cluster analysis of DGGE pattern was accordant with growth curve, and the degradation process was divided into three stages： initial stage （0-12 h）, intermediate stage （24-144 h） and end stage （144-216 h）.     

木质纤维生物量一步法(SSF)转化成乙醇的研究(Ι)——木质纤维原料蒸汽爆破预处理的研究

该研究采用蒸汽爆破法 ,以速生毛白杨为原料 ,在爆破时间都为 4min ,爆破压力分别为 1.5 ,2 .0 ,2 .5 ,2 .7MPa的压力条件下 ,研究比较了不同爆破压力对原料得率、产酶活力和纤维素酶解糖化的影响 .研究结果表明 :①在相同条件下 ,随着爆破压力由 1.5MPa升至 2 .7MPa ,原料得率由 84%逐渐降低至 5 1% ;②以不同爆破压力获取的毛白杨原料配合麦麸作为纤维素酶产酶培养基 ,随着爆破压力的增加 ,酶活性也随之增加 ,但也与爆破后原料的纤维素含量有关 .只有爆破后毛白杨原料的纤维素含量高时 ,酶活性才大 .每克干曲酶活力高达 139.3U/ g ;③将经过不同爆破条件预处理的毛白杨木粉进行酶解实验 ,随着爆破压力的增加 ,酶解糖化率也随之增加 ,最高爆破压力 (2 .7MPa)处理过的木粉可使酶解糖化率高达 6 5 .0 % ,比对照提高了 4.0倍 .     

木质纤维素为原料的燃料乙醇预处理技术研究进展

详细介绍了纤维素原料预处理方法,并对各种方法的优缺点进行了分析和讨论。     

秸秆降解放线菌的分离鉴定及其降解特性

为获得优良秸秆降解放线菌,解析其秸秆降解特性,从森林土壤和秸秆堆肥环境中采集样品,采用富集培养方法筛选目标菌株,通过培养特征观察、生理生化鉴定和16S rDNA序列比对分析确定降解菌分类地位,结合扫描电镜技术分析降解过程中菌株对秸秆物理和化学性质的影响,考察培养温度、初始pH和氮源种类等培养条件对菌株降解秸秆的影响规律,以天然纤维素为底物测定菌株胞外纤维素酶活力动态变化。结果表明：1)本研究筛选获得的菌株ZY-2经鉴定为娄彻氏链霉菌(Streptomyces rochei);2)Streptomyces rochei ZY-2在7 d内对秸秆的降解率可达29.23%,且能同时降解半纤维素、纤维素和木质素,3种组分的降解率分别为42.82%、47.05%和13.63%;3)菌株降解秸秆时,温度控制在35～45℃,初始pH控制在6.0～8.0,以有机氮为氮源生长时降解效果较好;4)菌株胞外能同时检测到内切纤维素酶和外切纤维素酶活性,生长前期内切纤维素酶活力较高,第4天达到峰值(0.12 U/mL),而生长后期外切纤维素酶活力较高,第6天达到峰值(0.23 U/mL)。本研究筛选的菌株ZY-...     

辐照协同甲酸分离油茶壳中纤维素、木质素和木糖的工艺研究

为了提高油菜壳木质纤维素分离效率,本试验以油茶壳为原料,研究不同辐照剂量(0、200、400、600、800 kGy)处理后其粉碎能耗、粒度分布和化学组分的变化,同时开展辐照协同甲酸分离油茶壳木质纤维素的工艺研究。结果表明,辐照处理后油茶壳粉碎能耗降低,粉碎后细颗粒样品所占比例增加,经400 kGy剂量辐照处理的油茶壳粉碎能耗比对照节约43.59%,800 kGy剂量辐照处理的油茶壳粉碎后粒径<0.075 mm的颗粒占比达到41.38%。辐照处理后油茶壳木质纤维素发生降解,水溶性组分、水溶性单糖、聚糖含量均增加。辐照协同甲酸分离油茶壳纤维素、木质素和木糖的最佳工艺为:辐照剂量400 kGy,反应温度100℃,反应时间3 h,在此条件下分离获得的油茶壳纤维素、木质素、木糖的提取率分别为89.94%、47.74%和96.37%,纤维素和木质素纯度分别为45.05%和91.92%。本研究结果对油茶壳木质纤维素全组分的高效分离和应用具有重要意义。     

联合预处理方法对玉米秸秆厌氧消化产气的 影响研究进展

我国玉米（Zea mays）秸秆年产量居世界之首,具有来源广、产量高的特点。厌氧消化产气是 玉米秸秆高效利用的重要途径之一。玉米秸秆主要成分包括纤维素、半纤维素和木质素,其复杂的三维 网络结构对其厌氧发酵产生极大的阻碍作用,导致产期周期长、产气量和生物降解率偏低等问题。为了 提高玉米秸秆的消化率,首先需要通过一定的预处理技术高效破坏其紧密结构,从而提高玉米秸秆的生 物再利用性。目前,秸秆的预处理方法有物理预处理、化学预处理、生物预处理以及联合预处理方法等。 文章在简单介绍玉米秸秆主要成分及含量的基础上,概述了当前玉米秸秆联合预处理方法,并分析了其 对玉米秸秆厌氧消化产气的影响。     

CrCl3预处理和表面活性剂对杨木酶解效率的影响

为了探究预处理和表面活性剂对纤维素酶水解效率的影响,该研究以杨木为研究对象,探究了温度对CrCl₃预处理的影响,同时从表面活性剂种类、用量和酶添加量3个方面分析表面活性剂对CrCl₃预处理后样品酶解的促进作用。结果表明：CrCl₃预处理对杨木组分分离有良好的促进效果,经160 ℃预处理后葡萄糖得率达到65.9%。通过结构表征发现预处理后杨木结构完整度降低,提高了纤维素的可接触面,进而提高了酶解效率。在酶解段加入木质素磺酸钙可显著缩短酶解时间,提高酶解效率,同时有效降低纤维素酶用量,最终酶解72h后葡萄糖得率达85.5%,当酶用量为该研究为提升木质纤维原料预处理效率和降低酶解成本提供了一定的理论支持。     

高温分解与乳酸菌分步发酵提高秸秆饲料消化率及适口性

以提高秸秆饲料的消化率和适口性为目的,该研究1)以干玉米秸秆为材料,接种木质纤维素分解菌复合系WDC2,进行高温分解发酵;2)以乳酸菌复合系SFC-2为接种物,进行乳酸菌液体发酵;3)将乳酸菌发酵液以质量体积比1∶1比例均匀喷洒到发酵秸秆中,制备发酵秸秆饲料。该研究从营养学和分子生态学角度探讨了高温分解与乳酸菌分步发酵提高秸秆饲料消化率和及适口性的可行性。结果表明,经高温分解发酵,秸秆中微生物多样性丰富,不含致病菌。以南阳黄牛为研究对象,秸秆的干物质、中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维体外消化率分别提高了13.94%、22.56%和21.12%,采食量提高21.71%;部分分解的秸秆经乳酸菌发酵液吸附后,粗蛋白增加36.17%。秸秆的高温分解发酵与乳酸菌的乳酸发酵相结合的饲料制作工艺,即提高了秸秆的消化率和营养价值,也改善了秸秆的适口性。     

纤维素分解菌系WSD-5常温产酶高温糖化小麦秸秆研究

将木质纤维素原料转化为燃料乙醇,受到全世界的期待。本研究探讨了利用复合菌系直接分解糖化的新途径。结果显示,该复合菌系优化的产酶活条件是转速为0r/min,底物添加量为3%,第6天酶活达到峰值,主要酶活为木聚糖酶活、CMC酶活和滤纸酶活,分别为15.18、3.43和0.79IU/mL。在第15天培养结束后,WSD-5对小麦秸秆中纤维素、半纤维素以及木质素的分解率分别达到71.3%、90.6%和51.7%。在酶活高峰期,在添加底物的同时升温至55℃保温糖化,结果发现还原糖的浓度显著提高。酶解小麦秸杆产生的总还原糖达到125mg/g以上,两次糖化总还原糖浓度为常温发酵时的15倍以上。当底物浓度为6%时的转化率最高,达到150.73mg/g。在糖化的过程中,产生了少量的甲酸、乙酸等可溶性小分子化合物,可以作为甲烷发酵的底物,具有一定的利用意义。试验扩大到3m3规模的中试试验。本研究为木质纤维素的低成本分解糖化提供了新的思路和途径。