稀酸预处理玉米芯酶解工艺响应面优化研究

木质纤维原料还原糖（葡萄糖、木糖）转化是燃料乙醇生产的关键步骤之一,该文以玉米芯为原料,采用稀硫酸处理、酶水解以提高还原糖转化量。以还原糖转化量为考核指标,采用单因素试验及响应面试验设计优化稀酸处理玉米芯酶解条件,拟合硫酸体积分数、加酶量、酶解时间3个因素对还原糖转化量的回归模型。结果表明,最佳酶解工艺为121 ℃条件下预处理60 min,硫酸体积分数0.8%,料液比1∶15（g∶mL）,加酶量7%（纤维素酶∶半纤维素酶1∶1）,酶解时间70.9 h。在此最佳条件下,采用高效液相色谱（HPLC）法测定酶解液中还原糖转化量为462.62 mg/g,其中木糖、葡萄糖转化量分别为330.02 mg/g、132.60 mg/g,还原糖转化率可达46.3%。     

美拉德反应改性提高浒苔蛋白酶解液品质研究

以浒苔蛋白酶解液为反应液,基于单因素试验结果,以浒苔蛋白酶解液美拉德反应产物(MRPs)的还原力及其感官评价为指标,通过L9(34)正交试验优化浒苔蛋白酶解液美拉德反应关键工艺参数。结果表明,适合于浒苔蛋白酶解液美拉德反应的还原糖为木糖,当以反应温度为110℃,反应时间为115 min,反应液p H为6.0,木糖添加量6.0%(w/v)为优化条件组合进行反应时,所得浒苔蛋白酶解液MRPs的还原力从0.788提高至2.523,比浒苔蛋白酶解原液提高了3.0倍。感官评价值为87.91分,浒苔蛋白酶解液MRPs的色泽呈诱人的黄棕色,香味愉悦,带有淡淡的海鲜味。     

稻草稀酸水解发酵制备饲料酵母的工艺研究

采用正交实验法研究了不同预处理条件对稀硫酸酸解稻草制取还原糖的影响,研究结果表明,硫酸水解稻草制取还原糖工的最佳工艺条件为:H2SO4质量分数2%,水解温度121℃,酸水解时间45min,同液比1∶10.在此条件下,稻草酸解液最大还原糖浓度为29.28g/L;进一步研究了用稻草水解液发酵制备饲料酵母的最佳培养条件,当初始pH值为4.5,培养温度为30℃,转速为180r/min,培养时间为24h时,稻草水解液发酵制备饲料酵母的还原糖利用率较高,可达到79.95%.     

酶法提取浒苔多糖工艺优化的研究

以浒苔为原料,研究浒苔多糖的热水浸提-木瓜蛋白酶联合提取工艺.在单因素试验的基础上采用正交试验设计,对浒苔多糖的提取条件进行优化.结果表明,提取温度80 ℃,提取时间4 h,料液比1∶50 g/mL,提取2次的条件下,热水浸提效果最佳.木瓜蛋白酶用量8%,酶解温度60 ℃, 酶解时间2 h,料液pH 5.5的条件下,酶解效果最佳.浒苔多糖得率为27.75%,粗多糖纯度为50.03%.     

浒苔海鲜调味汁生产工艺的研究

利用中性蛋白酶酶解浒苔水解液生产浒苔海鲜调味汁。在单因素试验基础上,通过正交试验对利用浒苔生产浒苔调味汁的工艺技术进行优化。结果表明:浒苔水解最适酶解反应工艺条件为料液比1∶35、酶解pH 7.5、酶的添加量0.25g/100g、酶解温度55℃、酶解2.5h,此时浒苔水解度为26.2%。浒苔海鲜调味汁最佳配方为浒苔水解液50%、水29%、五香粉1.0%、酱油12.0%、饴糖5.0%、黄原胶2.0%。感官鉴定结果表明该产品口感好,具有浓郁的浒苔风味和酱香味。     

浒苔低聚糖的制备及抗氧化活性研究

为开发利用浒苔多糖,制备高抗氧化活性的低聚糖水解物,以条浒苔为材料,采用纤维素酶辅助碱提法提取浒苔粗多糖,通过酸水解法将多糖降解为低聚糖。以羟自由基清除率为指标,采取单因素试验,研究不同料液比、酸浓度、时间、温度对浒苔多糖酸水解的影响,确定影响酸水解的关键因素及其适宜参数范围,然后采用响应面分析法优化水解工艺。结果表明：多糖酸水解最佳条件为料液比1∶40（g/mL）、温度为70 ℃、盐酸浓度1.4 mol/L、时间2 h,在此条件下羟自由基清除率模型预测值为80.40%,实测值为（79.76±0.82）%。     

2种海带渣糖化工艺的对比研究

以海带渣为原料,分别研究稀酸-黑曲霉和稀酸-纤维素酶2种酶的糖化效果,确定了较优的糖化工艺参数。结果表明,稀酸-黑曲霉糖化海带渣的最佳条件为接种量10%,发酵温度32℃,pH5.2,发酵时间60 h时,还原糖产率为29.37%;稀酸-纤维素酶糖化海带渣的最佳条件为酶用量600 U/g,酶解温度52℃,pH5.2,酶解时间36 h时,还原糖产率为32.17%。2种糖化方法相比,稀酸-纤维素酶的还原糖产率略高,但从节约成本考虑,较优的糖化方法为稀酸-黑曲霉糖化法。     

纤维素选择性酸水解废液发酵制备乙醇工艺的研究

酸水解木质纤维素制备微晶纤维素的过程中会产生一定量的废液,此废液中含有大量的还原糖。本课题研究了Fe3+助HCl选择性水解纤维素制备微晶纤维素过程中产生的废液,用于发酵制备生物乙醇,探索其发酵可行性。利用响应曲面分析法考察了酿酒酵母接种量、发酵温度、还原糖浓度、发酵时间四个工艺参数对响应值乙醇浓度的影响,优化发酵工艺参数,最终确定合理工艺条件。研究结果表明:当酿酒酵母接种量10.46%,发酵温度40℃,还原糖浓度60g/L,发酵时间42h时,乙醇浓度实际值可达15.6245g/L,乙醇得率为26.04%,此废液用于发酵制备乙醇的工艺可行。     

浒苔多糖的酶法降解及其工艺条件优化的研究

采用生物酶法将浒苔多糖降解为分子质量较小、粘度较低的浒苔寡糖,以还原糖生成量作为指标,通过单因素和响应面法优化降解工艺,利用液相色谱和质谱技术对酶解产物进行了组分分析。结果表明:浒苔多糖降解酶能够实现对浒苔多糖的高效降解,最适酶解条件为加酶量1.5%、底物质量浓度14 mg/m L、初始p H=6.5、反应时间6 h、温度33℃,在此条件下,还原糖生成量为165.21 mg,降解率为61.21%,粘度由349.89 m Pa·s降低至2.05 m Pa·s。单糖组成结果表明酶解产物由鼠李糖、葡萄糖醛酸、葡萄糖、木糖组成,质谱分析表明酶解产物包括酸性寡糖片段和中性寡糖片段。     

响应面法优化硫酸降解玉米秸秆的工艺研究

为提高玉米秸秆降解率及利用率,增加经济收入,减少玉米秸秆就地焚烧带来的环境污染,研究以响应面法优化硫酸降解玉米秸秆的工艺,为产业化生产酸降解玉米秸秆及其产物提供理论基础,为模拟移动色谱分离酸降解液各种组分提供数据支持。采用单因素实验确定酸降解玉米秸秆各因素的中心点,利用响应面法确定酸降解玉米秸秆的工艺。研究表明:酸降解液中硫酸浓度2.0%,温度114.56℃,时间1.95h,料液比1﹕23.91,在此工艺条件下硫酸降解秸秆提取还原糖的得率为37.63%。酸解液中阿拉伯糖含量为2.56%,半乳糖含量为0.79%,葡萄糖含量为20.23%,木糖含量为14.13%。验证试验表明,实测值与预测值相近,相对误差为0.19%,说明用响应面法优化硫酸降解玉米秸秆制备还原糖的工艺条件是可行的。     

玉米皮渣类纤维兼氧发酵产丁二酸

采用酶酸两步法水解玉米皮渣,重点考察了稀HCl水解条件变化对还原糖产率的影响,并以产琥珀酸放线杆菌为发酵菌株,探讨以玉米皮渣类纤维为原料替代葡萄糖为碳源,兼氧发酵产丁二酸的可行性。结果表明:在HCl浓度1.5%,底物浓度为12%,100℃水解4h的水解工艺下,还原糖产率达83%。在还原糖质量浓度40g/L,玉米浆为氮源,35℃发酵60h的条件下,丁二酸产率达到19.41g/L。应用玉米加工副产物玉米皮渣和玉米浆为原料发酵产丁二酸具有良好的应用前景。     

稻草酸水解制还原糖的工艺条件

研究了用稀H2SO4直接酸解稻草制还原糖的最佳条件,探讨了酸浓度、酸解温度和酸解时间等因素对还原糖含量的影响。实验表明,用稀H2SO4直接酸解稻草省去了预处理步骤,能获得较大的还原糖收率。采用正交实验法,以总还原糖浓度为考察指标,对实验结果进行方差分析,得出稀H2SO4酸解稻草的最适宜工艺条件为:硫酸质量分数20%,水解温度60℃,水解时间36h,稻草与硫酸量比为1∶10,可获得还原糖浓度为23.835g/L。对于稻草水解过程,认为4h前主要为半纤维素水解,16～36h主要为纤维素水解,36h后水解基本完成。     

稻草常压酸水解工艺的研究

研究了稻草常压酸水解工艺,通过单因素实验确定了酸水解适宜的工艺条件,并以还原糖提取率为评价指标,评价了稻草的常压酸水解效果。结果表明,稻草适宜的酸水解工艺条件为:酸水解温度100℃、酸水解时间3 h、质量分数为3%的硫酸、固液比1∶4,在此工艺条件下稻草酸水解得率为73%,还原糖提取率约为17%,多戊糖去除率约为65%;酸水解后的稻草中多戊糖含量为12.2%,用酸水解后稻草生产的人纤浆基本能够达到人纤浆质量标准的要求。     

响应面试验优化微波-超声协同辅助硫酸降解玉米秸秆工艺

研究微波、超声与微波-超声3 种辅助硫酸降解玉米秸秆方法,并采用响应面法对微波-超声协同辅助硫酸降解玉米秸秆的工艺进行优化,建立还原糖得率的五元二次回归数学模型,并进行了模型的有效性分析、单因素效应分析、边际效应分析及因素间的交互作用分析。最佳工艺条件为温度82 ℃、时间153 min、硫酸体积分数3.1%、料液比1∶45（g/mL）和微波功率634 W,在此条件下,还原糖得率最大值为41.24%,实际结果与模型预测值吻合度高,说明该模型切实可行。与在温度120 ℃、硫酸体积分数3%、料液比1∶20（g/mL）、时间2 h条件下水解玉米秸秆还原糖得率相比,含量提高6.6%。并通过离子色谱分析得出阿拉伯糖含量为1.75%,半乳糖含量为0.44%,葡萄糖含量为15.65%,木糖含量为7.98%,果糖含量为15.34%,纤维二糖含量为0.09%。     

马尾藻发酵生产生物乙醇的两步法糖化预处理

马尾藻是典型的大型褐藻,含有大量的碳水化合物,通过糖化处理后能够用于生物乙醇的发酵生产。研究了马尾藻的两步水解方法,优化了两步水解法中酸水解和酶水解的最适水解条件。试验发现在料液比为6%(w/v),H2SO4浓度1.5%(v/v),时间40 min,温度为120℃的水解条件下马尾藻的第1步酸水解效率可以达到(31.05±0.32)%(w/w)。进一步用海藻酸盐裂解酶进行第2步水解,最适水解条件:料液比5%(w/v)、酶用量0.0025%(w/v)、时间2 h,第2步酶水解后马尾藻的水解效率可以在第1步水解的基础上提高9.68%(w/w)。最终两步法的总水解效率可以达到38%～40%(w/w),达到理论产量的89%。用工业酿酒酵母R1-11对水解液进行发酵实验,在未优化发酵条件的情况下每千克马尾藻生产乙醇60.75 g,当水解液补充1%(w/v)(NH4)2SO4时乙醇的产量可以达到每千克马尾藻生产乙醇91.9 g。     

响应曲面优化甘蔗糖蜜酸水解工艺研究

采用响应曲面法对影响甘蔗糖蜜水解总还原糖得率的3个主要影响因素即硫酸浓度、水解温度、水解时间进行优化。利用Design Expert软件分析表明：在甘蔗糖蜜糖度65、硫酸浓度4%、水解温度94℃、水解时间66 min的工艺条件下,100 g甘蔗原糖蜜水解后获得总还原糖54.98 g,实测结果与响应面拟合所得方程的预测值相符合。     

Box-Behnken法优化玉米秸秆预处理工艺对酶解糖化的影响

为促进生物炼制产业发展,提高玉米秸秆酶解糖化效率,运用Box-Behnken试验设计优化预处理工艺,研究硫酸质量分数、反应时间、反应温度和固液比四个因素对半纤维素水解率的影响规律,并结合扫描电子显微镜、红外光谱仪、X-射线衍射仪分析玉米秸秆微观形貌、结构等指标。结果表明：玉米秸秆预处理最佳工艺为反应温度100℃、硫酸质量分数1.2%、反应时间120 min、固液比1∶9（g∶mL）,在此条件下半纤维素水解率为84.93%,木质素脱除率为46.15%,预处理水解液还原糖质量浓度为2.04 g/100mL,木糖产率为74.22%,87.89%纤维素保留在固体部分,经72 h酶解反应酶解率达到85.79%,未处理玉米秸秆酶解率仅为32.25%。     

复合诱变选育耐高温产乙醇酵母菌的研究

为获得耐高温产乙醇菌株,对实验室保藏的菌株JZ进行分子生物学鉴定和紫外（UV）-硫酸二乙酯（DES）复合诱变,并通过单因素试验及响应面试验对筛选得到的诱变菌株进行发酵条件优化。结果表明,菌株JZ被鉴定为库德里阿兹威毕赤酵母（Pichia kudriavzevii）。经紫外（UV）-硫酸二乙酯（DES）复合诱变,得到诱变菌株JZ-2,且当紫外照射时间为80 s,硫酸二乙酯含量为5%时,在40 ℃条件下发酵6 d,乙醇产量可达4.8%vol。通过单因素试验及响应面试验确定最佳发酵条件为发酵温度40 ℃、初始pH值为4、初始糖度16 °Bx、接种量12%,静置发酵时间6 d。在此优化条件下,乙醇产量达5.6%vol,比优化前相比提高了17%。     

金丝枣柠檬复合果醋的发酵工艺优化

以金丝枣与柠檬为原料制备金丝枣柠檬复合果醋。通过单因素试验及正交试验确定最佳酶解工艺条件、果汁体积比及酒精、醋酸发酵工艺。结果表明,金丝枣（柠檬）最佳酶解工艺为：初始pH值pH 3.5（4.5）,果胶酶添加量0.03%（0.02%）,酶解温度均为45 ℃,酶解时间均为3 h。在此优化条件下,金丝枣、柠檬出汁率分别达93.90%、90.04%,二者最佳体积比为7∶3。酒精发酵最佳工艺条件为：初始pH值4.0,初始糖度20 °Bx,SO2含量75 mg/L,酵母菌接种量0.04%,发酵温度28 ℃,发酵时间6 d;醋酸发酵最佳工艺条件为：初始pH值4.5,初始酒精度6.0%vol,醋酸菌接种量0.06%,发酵温度32 ℃,发酵时间7 d。在此优化条件下,金丝枣柠檬复合果醋感官评分及总酸含量分别为81.2分、18.01 g/L,复合果醋品质符合NY/T 2987—2016《绿色食品 果醋饮料》要求。