碱法预处理麦糟酶解转化还原糖工艺研究

研究通过NREL法分析麦糟成分,确定了纤维素酶与半纤维素酶的添加量。单因素实验明确了碱过氧化氢法(AHP)预处理NaOH的适宜添加量,比较了未预处理和AHP预处理的麦糟酶解效果。结果显示:最适NaOH添加量为0.08g/g底物,AHP预处理能有效提高麦糟酶解糖得率;在20%底物浓度下,AHP预处理组葡萄糖与木糖转化率分别提高了29.8%,13.3%。在AHP预处理基础上对25%底物浓度麦糟进行水洗,结果表明:水洗能有效提高麦糟酶解糖的转化率,较未水洗组,葡萄糖与木糖转化率分别提升8.23%和7.98%。在水洗基础上利用Design Expert进行Mixture实验设计,设计纤维素酶、半纤维素酶与果胶酶联合酶解麦糟的加酶比例。模型显示,最佳加酶比例为纤维素酶∶半纤维素酶为0.63∶0.37。在该加酶比例下,葡萄糖转化率达到89.73%,较优化前提升7.1%,木糖转化率也相对提升7.5%。     

用备料苇渣发酵生产乙醇

以芦苇湿法备料废渣为原料,采用球磨预处理,进行纤维素酶解糖化发酵乙醇。结果表明:球磨预处理时间4 h、酶解时间24 h,其酶解转化率达61.7%,糖液中糠醛含量低,不影响发酵;在接种量1%、发酵时间24 h、温度35℃、pH值6,转速100 r·min-1的条件下,最终乙醇浓度为8.4 g·L-1,相当于乙醇产量为153 kg·t-1原料。     

碱法预处理玉米芯糖化发酵转化酒精工艺优化

为了探究玉米芯碱法预处理糖化发酵转化酒精产量的影响,利用热水和碱过氧化氢（AHP）对玉米芯进行预处理,研究不同 酶解pH、底物浓度、加酶量对葡萄糖和木糖转化率的影响;对比热水处理前后玉米芯成分变化以及对不同发酵方式对酒精转化率的 影响。结果表明：在初始pH 值为5.2,10%底物浓度,纤维素酶添加量20 mg/g,50 ℃酶解24 h,能获得较高的葡萄糖（＞85%）和木糖转 化率（＞80%）;在此条件下进行分步发酵,80 h时酒精产量可达到16.84 g/L,为酒精转化率理论值的61.9%;半同步糖化发酵和同步糖 化发酵酒精产量分别达到了16.23 g/L和16.19 g/L。 表明不同发酵方式对酒精产量无显著差异。     

堆积糖化对玉米秸秆同步糖化固态发酵生产乙醇的影响

该文以玉米秸秆为原料,经蒸汽爆破预处理后接入Trichoderma reesei Rut C-40培养纤维素酶曲,将纤维素酶曲与汽爆秸秆混合堆积糖化后,接入酵母菌进行同步糖化固态发酵生产乙醇,通过Box-Behnken设计实验得到最适酶解工艺条件:酶曲/汽爆秸秆为1.2,温度46℃,pH值4.4,堆积糖化48h后酶解率可达到32.50%。将酶解糖化48h后的底物接入酵母菌,发酵96h后乙醇产率可达0.15g/g底物,较直接同步糖化发酵乙醇产率提高了9.3%。     

高浓玉米秸秆碱法预处理及半同步糖化发酵生产乙醇的工艺研究

为实现玉米秸秆高效转化可发酵糖,提升玉米秸秆生产纤维素乙醇竞争力,对碱过氧化氢法预处理后高浓玉米秸秆半同步糖化发酵生产燃料乙醇的工艺进行了研究。建立底物浓度与酶解糖得率关系模型,以确定适宜的底物浓度。向预处理后的玉米秸秆中添加吐温20,考察其酶解过程特性,确定吐温20最适添加量。结果表明,酶解最适条件为:底物质量浓度200 g/L,吐温20添加量8%(ω)。在该条件基础上,对酵母种龄、吐温20对酵母发酵影响、半同步糖化发酵预酶解时间、半同步糖化发酵的时间、发酵温度进行了研究,确定了半同步糖化发酵的工艺条件为:种龄16 h,吐温20添加量5%(ω),预酶解时间9 h,半同步糖化发酵时间7 d,温度34℃。在最佳条件下,发酵7 d后,乙醇浓度达到23. 64 g/L,乙醇转化率达到76. 54%,较对照组(不添加吐温20)转化率提升3. 41%。该工艺条件下能实现高浓玉米秸秆高效转化可发酵糖及乙醇的目的。     

碱性过氧化氢预处理后汽爆玉米秸秆半同步糖化发酵生产乙醇

为了实现纤维素乙醇生产的"三高"(高浓度、高转化率和高发酵效率)指标,以复合预处理处理后的玉米秸秆为基质,探究其半同步糖化发酵工艺过程。通过对其高底物浓度预酶解过程特性考察,确定其最佳预酶解工艺为:在加酶量30 FPU/g干基质和50℃下,以15.6%(w/v)为起始基质浓度,在酶解12 h时补加相当于20%(w/v)初始基质浓度的干物料后继续酶解24 h。在最佳预酶解工艺基础上,探究了培养基成分和培养条件对乙醇发酵的影响,确定了发酵过程工艺:酵母提取物16 g/L、接种龄20 h、接种量0.6 g干菌体/L、发酵温度39℃和PEG4000 0.01 g/g干基质。在最佳的半同糖化发酵工艺下,发酵24 h后,乙醇产量达73.75 g/L,发酵效率为3.07 g/(L·h),转化率为61%。结果表明通过补料半同步糖化发酵过程可以实现高浓度和高发酵效率双重目标,这有利于推进纤维素乙醇生产的工业化发展。     

糠醛渣纤维素酶水解条件研究

以糠醛渣为原料进行纤维素酶水解研究,考察了水洗预处理、酶用量、转速、添加表面活性剂(tween80)及微波辐照对酶水解效率的影响.结果表明,水洗糠醛渣的酶解效率得到提高.优化后的三角瓶摇床酶解条件是:酶用量11FPU/g(酶活/底物)、间歇振荡转速140 r/min、添加tween80浓度1%(v/v),在此条件下水解48 h后,糠醛渣纤维素转化率达到61.6%,还原糖浓度达到53.7g/L.此外,对底物进行微波辐照(30min,210 W)后,水洗糠醛渣的酶解效率提高13%.     

利用纤维废弃物生产L-乳酸的研究

为了使对环境造成污染的纤维废弃物得到资源化利用,采用纤维素酶对纤维废料进行酶解,并用米根霉发酵生产L-乳酸.研究结果表明,0.3 mol/L稀磷酸对纤维废弃物进行预处理后,纤维素酶酶解60h,取糖化液进行米根霉发酵,可得到较佳转化率;在固定摇床转速为120r/min、种龄12 h的条件下,米根霉发酵生产L-乳酸的最佳条件为:装液量(250 mL瓶)50mL,接种量8%;经稀磷酸预处理纤维废料分别糖化发酵时,糖对L-乳酸转化率高于未经稀磷酸预处理的,而在同时糖化发酵过程中,经稀磷酸预处理纤维废料发酵效果不明显.     

木薯渣分批补料酶水解及酒精发酵的研究

木薯渣是木薯淀粉加工后的废弃物,碳水化合物含量高。实验利用复合酶对木薯渣中淀粉和纤维素等碳水化合物非热水解进行了探索,结果表明:木薯渣具有较好的酶解性能;随着底物浓度的增大,酶解液糖浓度也不断提高,酶解得率逐渐降低;与间歇糖化工艺相比,16%底物在相同的水解条件和相同的酶添加量的条件下,采用4%的起始底物浓度,每隔12 h进行补料,葡萄糖得率从53.6%提高到72.4%;以不添加任何营养物质的水解液为原料进行酒精发酵,24h乙醇浓度达到24.9 g/L,乙醇得率达到42%,发酵效率为82%,乙醇产率达到1.04 g/(L.h),葡萄糖利用率达到97%。     

不同糖化玉米秸秆方法发酵乙醇的工艺研究

以玉米秸秆为原料,分别探讨了酶解糖化发酵乙醇和生物糖化发酵乙醇的效果。结果表明:纤维素酶糖化玉米秸秆发酵乙醇的最佳工艺条件为:纤维素酶量1 400 U/g DS,时间60 h,酵母接种量13%,发酵温度35℃。在此条件下,乙醇产率为0.144 g/g。黑曲霉糖化玉米秸秆发酵乙醇的最佳工艺条件:黑曲霉接种量13%,时间60 h,酵母接种量13%,温度35℃。在此条件下,乙醇产率为0.149 g/g。并对两种糖化发酵乙醇的方法进行了比较。     

Bioethanol production from ball milled bagasse using an on-site produced fungal enzyme cocktail and xylose-fermenting Pichia stipitis

Sugarcane bagasse is one of the most promising agricultural by-products for conversion to biofuels. Here, ethanol fermentation from bagasse has been achieved using an integrated process combining mechanical pretreatment by ball milling, with enzymatic hydrolysis and fermentation. Ball milling for 2 h was sufficient for nearly complete cellulose structural transformation to an accessible amorphous form. The pretreated cellulosic residues were hydrolyzed by a crude enzyme preparation from Penicillium chrysogenum BCC4504 containing cellulase activity combined with Aspergillus flavus BCC7179 preparation containing complementary β-glucosidase activity. Saccharification yields of 84.0% and 70.4% for glucose and xylose, respectively, were obtained after hydrolysis at 45 °C, pH 5 for 72 h, which were slightly higher than those obtained with a commercial enzyme mixture containing Acremonium cellulase and Optimash BG. A high conversion yield of undetoxified pretreated bagasse (5%, w/v) hydrolysate to ethanol was attained by separate hydrolysis and fermentation processes using Pichia stipitis BCC15191, at pH 5.5, 30 °C for 24 h resulting in an ethanol concentration of 8.4 g/l, corresponding to a conversion yield of 0.29 g ethanol/g available fermentable sugars. Comparable ethanol conversion efficiency was obtained by a simultaneous saccharification and fermentation process which led to production of 8.0 g/l ethanol after 72 h fermentation under the same conditions. This study thus demonstrated the potential use of a simple integrated process with minimal environmental impact with the use of promising alternative on-site enzymes and yeast for the production of ethanol from this potent lignocellulosic biomass.     

糠醛渣复合材料固定果胶酶的制备

本文以糠醛渣为原始材料进行磺化预处理,利用静自电组装技术将壳聚糖包覆表面,得到糠醛渣-壳聚糖和磺化糠醛渣-壳聚糖复合材料。以FT-IR、SEM等技术对以上制备的复合材料的进行分析表征;然后将两种复合材料利用戊二醛交联后进行果胶酶的固定化。采用单因素变量法研究新型固定化酶的最佳催化性能和稳定性。未磺化糠醛渣复合材料固定酶的最佳催化条件:pH 3.5,果胶酶浓度50 mg/mL,果胶浓度15 mg/mL,反应时间120 min,反应温度45℃;磺化糠醛渣复合材料固定酶的最佳催化条件:pH 3.5,果胶酶浓度20 mg/mL,果胶浓度10 mg/mL,反应时间60 min,反应温度50℃。其中糠醛渣复合材料的固定化果胶酶的最大载酶量为197.20 mg/g,在重复循环使用8次后剩余相对酶活可达81.78%,磺化糠醛渣复合材料的固定化果胶酶在4℃下储存32 d后仍剩余88.98%的相对酶活。两种固定酶都表现出较好的操载酶量和储存稳定性,有较好的经济价值和应用前景。     

酵母发酵条件的优化及其发酵造纸污泥产乙醇

优化了酿酒酵母Saccharomyces cerevisiae GIM-2发酵工艺条件并对其发酵造纸污泥产乙醇进行了研究。以模拟造纸污泥水解液中糖成分的混合糖为试验原料,采用响应面分析法优化酵母发酵生产乙醇工艺,得优化条件:温度33.1℃,pH值5.4,摇床转速50r/min,发酵24h糖醇转化率为38%。造纸污泥在纤维素酶作用下水解48h,纤维素转化率为58.2%,水解液在优化条件下发酵24h糖醇转化率为28.4%,产率达0.14g乙醇/g污泥,是理论值的37.3%。     

沙枣替代部分玉米生产乙醇条件的优化

通过单因素试验对玉米沙枣混合原料生产乙醇的条件进行了研究。结果表明,最优产乙醇条件为玉米粉和沙枣粉混合比例为9∶1,料水比1∶4.5（g∶mL）,液化时间60 min,液化酶用量35 U/g,糖化时间30 min,糖化酶用量150 U/g,接种量2%,发酵时间72 h,由马克斯克鲁维酵母单独发酵（Kluyveromyces marxianus）。在上述发酵条件下,混合原料发酵的酒精度可达11.21%vol,比纯玉米粉发酵的酒精度提高了16.77%,残糖量为0.416 g/L,淀粉出酒率和淀粉利用率分别为32.98%和56.44%。     

多菌种分步固态发酵果渣生产菌体蛋白饲料的工艺优化

实验研究了多菌种分步固态发酵果渣生产菌体蛋白饲料的工艺条件,以果渣为主要原料,麸皮、豆粕、谷糠等为辅料,通过对多菌种(黑曲霉、产朊假丝酵母、热带假丝酵母和酿酒酵母)接种及培养方法、菌液的接种量、发酵的最佳温度、共发酵时间、固液比及物料酸碱度因素的优化研究,获得了优化后的多菌种分步固态发酵果渣生产菌体蛋白饲料生产工艺。通过单因素试验及正交试验,确定最佳发酵条件为固液比60%,初始pH5.5,温度30℃,黑曲霉的接种量为7.50%,复合酵母液的接种量为10%,黑曲霉在发酵初期接入,复合酵母液在发酵24h后接入,共培养时间为72h。在最佳菌种配比和发酵条件下,发酵终产物的粗蛋白质含量从4.97%增加至27.60%,增长了22.63个百分点,达到优质蛋白饲料标准。     

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%。     

Simultaneous saccharification and fermentation of furfural residues by mixed cultures of lactic acid bacteria and yeast to produce lactic acid and ethanol

In a cellulosic ethanol production system, yeasts cannot be reused, and it is difficult to avoid the formation of lactic acid. A novel mixed fermentation system based on water-rinsed furfural residue was designed to produce lactic acid and ethanol simultaneously by yeast and lactic acid bacteria. The fermentation broth can be used for the production of lactic acid, ethanol, or ethyl lactate, which is a very suitable alternative green solvent. Simultaneous saccharification and fermentation by mixed cultures of lactic acid bacteria and yeast (MSSF) in different conditions were carried out. Acid/alcohol molar ratios (molar ratio of lactic acid to ethanol) were investigated to determine the effects of temperature, substrate concentration, and mass rate of yeast to lactic acid bacterial cells on MSSF. Cellulose conversion rate was also calculated to evaluate the effectiveness of MSSF. The cellulose conversion rate of MSSF was higher than those of ethanol simultaneous saccharification and fermentation and lactic acid simultaneous saccharification and fermentation. The cellulose conversion rate increased with increasing substrate concentration, while the acid/alcohol molar ratio decreased with increasing substrate concentration. These results indicate that yeast cells could provide nutrients for lactic acid bacteria. MSSF at 38 °C is also apt to obtain a low acid/alcohol molar ratio. A 1:1 lactic acid/alcohol molar ratio will be obtained at a fluctuating temperature (38 °C between 0 and 54 h, 42 °C after 54 h) and a substrate concentration of 9%, while keeping a high cellulose conversion rate and final lactic acid concentration. A probable bottleneck for MSSF and its potential solution are also proposed in this paper.     

双酵母发酵秸秆水解糖产乙醇条件研究

初步探讨了秸秆水解糖混菌发酵的最优条件。结果表明,调整秸秆水解液中葡萄糖与木糖的比例为3：2,初始糖浓度为100g／L,初始pH为5．5,在32℃下进行嗜单宁管囊酵母和酿酒酵母混合发酵44h,平均乙醇浓度为35g／L左右,最大糖醇转化率为35．6％,达到混合发酵理论值的72．1％。从经济角度来看,混糖发酵优于分步发酵。     

糠醛对酿酒酵母GGSF16葡萄糖酒精发酵的影响

研究了不同质量浓度糠醛对酿酒酵母GGSF16葡萄糖酒精发酵的影响,旨在为木质纤维素水解液酒精发酵提供参考和依据。以酵母浸出粉胨葡萄糖培养基替代木质纤维素水解液,调节糠醛质量浓度为0～2 g/L之间七个不同梯度,基于曲线下面积法考察糠醛对葡萄糖酒精发酵的影响。结果表明,随着糠醛质量浓度的增加酒精发酵周期延长,乙醇产率逐渐降低,但最终酒精度并没有明显差别;当糠醛质量浓度为0时乙醇产率最高,为3.24 g/（L·h）;发酵周期最短,为6.94 h。