纤维素酶用量和底物浓度对玉米秸秆酶解的影响

首先采用碱液湿磨法对玉米秸秆进行预处理,然后对预处理玉米秸秆进行酶解,调查了纤维素酶用量、底物浓度对还原糖收率和反应速度的影响,同时讨论了木质素对纤维素酶解的抑制机理。纤维素酶用量在1.5～30FPU/g的范围内变化,底物浓度在10～40g/L的范围内变化。通过对预处理玉米秸秆酶解的响应面分析,得到了还原糖收率与纤维素酶用量、底物浓度之间的关系式。实验结果表明,纤维素酶用量越大,酶解反应速率随底物浓度的增加幅度也越大。木质素对纤维素酶的吸附会造成纤维素酶的失活,从而导致酶解反应速率和还原糖收率的降低。     

聚乙二醇对不同木质纤维底物酶解生产葡萄糖的影响

研究了聚乙二醇(PEG)对纤维素酶水解两种不同底物产葡萄糖的影响,添加PEG后两种底物的纤维素生成葡萄糖的转化率均得到提高,PEG400浓度为9 g/L时转化率达到最大值。PEG对经酸处理的玉米秸秆的糖化促进效果(提高30%)大于经酸碱处理的玉米秸秆(提高10%)。当反应体系的固形物提高或酶加量增大时,PEG对糖化作用的促进效果降低。发酵实验结果表明PEG对酵母无不良影响。     

稀酸预处理对玉米秸秆纤维组分及结构的影响

研究了稀硫酸预处理对玉米秸秆化学组成变化及纤维素酶水解得率的影响,并采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、红外光谱(IR)和热重分析(TG)对玉米秸秆纤维结构特性进行了分析。结果表明随着硫酸浓度的增大、温度的升高和时间的延长,纤维素和木质素含量有所增加,而半纤维素含量大幅度降低,且预处理后纤维素酶水解得率也逐渐增大。当处理条件为硫酸质量分数0.75%、温度150℃、时间80 min时,半纤维素降解率为98.02%,所得固体渣纤维素酶水解得率为66.95%(纤维素酶用量20 FPUI/g纤维素)。稀酸预处理后玉米秸秆纤维表面和细胞壁受到不同程度的破坏,表面积增大,孔洞增加,纤维素的结晶度降低,有利于纤维素酶水解作用的进行。     

甲酸联合碱性H2O2处理南荻纤维素理化结构及酶解特性

以南荻为原料,研究甲酸（formic acid,FA）联合碱性过氧化氢（alkaline hydrogen peroxide,AHP）处理对南荻纤维素酶解特性的影响,并采用傅里叶红外光谱、X射线衍射光谱和扫描电镜对处理前后的样品进行理化结构表征。研究结果表明,甲酸联合碱性过氧化氢处理获得的南荻AHP纤维素中纤维素含量显著提高至89.85%,且木质素和半纤维素含量大幅降低,分别为3.49%和3.72%。与南荻FA纤维素相比,南荻AHP纤维素甲酰化修饰消失、结晶度指数降低,更多的纤维素被暴露出来,使其纤维素酶解转化效率大幅提高。5%底物浓度时,酶解120 h南荻AHP纤维素酶解转化率可达95.54%,底物浓度为20%时,酶解液中葡萄糖浓度可达133.17 g/L,明显高于南荻原料和南荻FA纤维素。该研究结果为南荻纤维素高效转化制备清洁能源提供了技术支持和理论依据。     

木薯渣中淀粉和纤维素酶解糖化规律的研究

木薯渣经α-淀粉酶、糖化酶和纤维素酶单独酶水解时,其最佳酶用量分别为:2500U/g淀粉、2000U/g淀粉和120U/g纤维素。当木薯渣用α-淀粉酶与糖化酶用量一定时,底物浓度(5%、10%、15%)的增加,最佳酶水解时间(葡萄糖浓度最高时所需要的水解时间)会延长,且糖化酶所需的最佳酶水解时间明显长于淀粉酶。当纤维素酶在酶用量为120U/g纤维素,底物浓度为5%时,来自木薯渣中纤维素全部转化为葡萄糖。α-淀粉酶与糖化酶对木薯渣酶解具有协同作用,可提高最终糖浓度。当α-淀粉酶的酶用量为2500U/g淀粉,糖化酶的用量为3000U/g淀粉时,木薯渣浓度为5%和15%时,酶水解产生的最终葡萄糖浓度为28.98g/L和62.04g/L,其水解效率(相对于原料中淀粉)分别为100%和78.7%。     

常压甘油有机溶剂预处理甘蔗渣的浓醪酶解

为了实现木质纤维素浓醪酶解在低酶载量时的"三高"(高浓度、高转化率和高转化效率),通过利用常压甘油有机溶剂预处理甘蔗渣为底物,筛选合适的基质质量浓度(150 g/L)、纤维素酶添加量(6 FPU/g基质)和添加剂(吐温80,30 mg/g基质)。接着采用分批补料策略使基质质量浓度达到350 g/L,考察了不同加酶方式对分批补料浓醪酶解的影响。酶解72 h酶解液葡萄糖质量浓度达到132 g/L,葡萄糖转化率达到了理论值的60%。结果表明,常压甘油有机溶剂预处理基质具有较好的可酶解性,添加吐温80可以显著提高酶解效率。常压甘油有机溶剂预处理甘蔗渣的分批补料浓醪酶解推动了纤维素乙醇浓醪发酵工业化进程。     

桉木发酵生产丁醇技术研究

为探索生物质能源树种发酵生产丁醇新技术。以桉木为原料进行稀酸预处理和纤维素酶解将纤维素、半纤维素转化为可发酵糖;采用Ca(OH)2、活性炭及离子交换树脂联合脱毒方法对酶解液脱毒;将脱毒后的酶解液用于丁醇发酵。结果表明:酶解最佳工艺为:纤维素酶用量60FPU/g干物质、酶解36h,纤维素酶解率高达91.55%。水解液脱毒后,甲酸、糠醛、羟甲基糠醛的脱除率分别为65.3%、76.79%和29.32%,木质素降解的醛类和酸类物质的降解率均大于80%;葡萄糖和木糖的损失率极小分别为2.97%和3.54%。脱毒后的水解液补加玉米浆进行丁醇发酵,丁醇和总溶剂产量分别达到11.9g/L和15.7g/L,葡萄糖和木糖的利用率可达95.4%和87.1%。利用桉木发酵生产丁醇效果理想,能够达到粮食发酵产丁醇水平。     

混合酶及汽爆法提高秸杆发酵酒精的产量

采用蒸汽爆破处理后稻杆的酶解液进行酒精发酵的实验。稻杆含有水溶性物质、甲醇可溶性的木质素、克拉松木质素、纤维素和其他一些小分子物质。蒸汽处理有利于除去稻杆中的木质素，从而使稻杆易于被酶水解和进行酒精发酵。在压力为3．5MPa条件下，采用蒸汽处理稻杆2min，再经绿色木霉纤维素酶水解后，稻杆中的多糖(纤维素，半纤维素)几乎完全被水解为单糖(葡萄糖，木糖)。在带有渗透蒸发系统的膜生物反应器中乙醇的浓度能达到50g／L，这是发酵液中乙醇浓度的5倍。能量的效率即燃烧的乙醇与产生的能量(用来产生蒸汽之比)在3．5MPa，2min条件下达到最大。     

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%。     

绿色木霉和黑曲霉协同酶解稻草秸秆纤维素的效果研究

采用双酶混合酶解可以缓解单一酶酶解过程中存在的产物累积抑制作用.对经过15%氨水预处理后的稻草残渣进行双酶(绿色木霉和黑曲霉)混合酶解实验.单因子实验发现纤维素酶解的最适条件为:纤维素酶加入量为20FPU/g底物、底物浓度为80g/L、pH值4.8、糖化温度为50℃;正交实验表明,酶的用量对酶解效果最为显著,其次是糖化温度,然后是pH,底物浓度对酶解得率的影响较小.最佳的酶解条件为:纤维素酶加入量30FPU/g底物、底物浓度60 g/L、PH4.8、糖化温度为50℃,在此条件下的酶解得率可达到80%.该研究为纤维素的有效利用提供了依据.     

Evaluation of pretreatment with Pleurotus ostreatus for enzymatic hydrolysis of rice straw

The effects of biological pretreatment of rice straw using four white-rot fungi (Phanerochaete chrysosporium, Trametes versicolor, Ceriporiopsis subvermispora, and Pleurotus ostreatus) were evaluated on the basis of quantitative and structural changes in the components of the pretreated rice straw as well as susceptibility to enzymatic hydrolysis. Of these white-rot fungi, P. ostreatus selectively degraded the lignin fraction of rice straw rather than the holocellulose component. When rice straw (water content of 60%) was pretreated with P. ostreatus for 60 d, the total weight loss and the degree of Klason lignin degraded were 25% and 41%, respectively. After the pretreatment, the residual amounts of cellulose and hemicellulose were 83% and 52% of those in untreated rice straw, respectively. By enzymatic hydrolysis with a commercial cellulase preparation for 48 h, 52% holocellulose and 44% cellulose in the pretreated rice straw were solubilized. The net sugar yields based on the amounts of holocellulose and cellulose of untreated rice straw were 33% for total soluble sugar from holocellulose and 32% for glucose from cellulose. The SEM observations showed that the increase in susceptibility of rice straw to enzymatic hydrolysis by pretreatment with P. ostreatus is caused by partial degradation of the lignin seal. When the content of Klason lignin was less than 15% of the total weight of the pretreated straw, enhanced degrees of enzymatic solubilization of holocellulose and cellulose fractions were observed as the content of Klason lignin decreased.     

碱预处理稻草的酶解糖化(英文)

在常温(28℃)下用稀硫酸、氢氧化钠、氨水、过氧化氢溶液处理稻草原料,以实际糖化率为衡量指标对预处理效果进行比较.结果表明2%氢氧化钠溶液预处理效果最好.稻草原料通过温和的碱预处理后,绝大部分木质素被去除,但仍然有超过一半的半纤维素残留.以康宁木霉(T. koningii)QF-02生产的复合酶比两种商品纤维素酶制剂能更有效酶解糖化碱预处理稻草.自制复合酶的最适温度和最适pH分别为50℃和4.8;考虑酶解效率和操作费用,酶解时间48 h、酶载量10 FPU/g稻草、底物浓度8%(w/v)是合理的选择.     

碱预处理稻草的酶解糖化

在常温（28℃）下用稀硫酸、氢氧化钠、氨水、过氧化氢溶液处理稻草原料,以实际糖化率为衡量指标对预处理效果进行比较。结果表明2％氢氧化钠溶液预处理效果最好。稻草原料通过温和的碱预处理后,绝大部分木质素被去除,但仍然有超过一半的半纤维素残留。以康宁木霉（T.koningii）QF—02生产的复合酶比两种商品纤维素酶制剂能更有效酶解糖化破预处理稻草。自制复合酶的最适温度和最适pH分别为50℃和4．8;考虑酶解效率和操作费用,酶解时间48h、酶载量10FPU／g稻草、底物浓度8％（w／v）是合理的选择。     

牛血清蛋白对纤维素酶水解小麦秸秆的影响

在以分别被稀硫酸和氢氧化钠处理的小麦秸秆为底物进行纤维素酶解时添加牛血清蛋白（BSA）来评估BSA对酶解的影响,当接入纤维素酶40Ug秸秆,添加牛血清蛋白0.04g时,反应48h,还原糖得率分别提高30%和22%,添加牛血清蛋白后酸处理的秸秆水解速率更快,酶解液中酶失活趋势减小,以滤纸为底物测定纤维素酶活力时添加牛血清蛋白能将酶活提高1倍以上,从而推断牛血清蛋白可以提高纤维素酶的稳定性并减少酶因吸附木质素而失活,提高酶的水解效率。     

Inter-relationships between acidic and alkali treatments of cotton straw and wheat straw and their fibre chemical properties

The amount of lignin in the cell walls of cotton straw (CS) and wheat straw (WS) was found to be the same, but the ratio between lignin and hemicellulose was considerably lower in CS than in WS. In CS the amount of soluble acid lignin was less than 1% of the total lignin, whereas in WS it was 20%. The amount of phenolics in concentrated sulphuric acid (72%) hydrolysates of the cell wall was reduced drastically in WS compared with the amount released by diluted (1 N) sulphuric acid; this may have been due to polymerisation of low-molecular-size lignin. The amount of alkali-soluble lignin in WS was 3–7 times greater than in CS. Following acid treatment the amount of alkali-soluble lignin was reduced from 20% of the total content to 5% in WS, and from 5% to 1% in CS. Enzymic hydrolysis was 49% higher in WS cell wall than in CS cell wall. In WS, acidic and alkali pretreatments followed by cellulase treatment increased glucose yield from cellulose by 260% and 280%, respectively. In CS, acidic pretreatment did not affect the glucose yield from cellulose, whereas alkali treatment increased it by 35%.     

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。     

经胆碱氨基酸水溶液预处理的水稻秸秆中残余木质素对多糖酶水解抑制作用的研究

本文通过考察牛血清蛋白(BSA)的添加量和不同纤维素酶用量下其添加与否对水稻秸秆残渣中多糖酶水解效率的影响,以及比较不同木质素含量的底物对纤维素酶催化行为的影响来探讨[胆碱][氨基酸]处理水稻秸秆残渣后其残留木质素对纤维素酶活性的抑制作用大小。结果发现,低酶量下,BSA的添加对纤维素和半纤维素的酶水解降解度有轻微的促进作用,分别最多提高5%及7%;而高纤维素酶用量时,其促进作用甚微。且经该类离子液体处理后的不同木质素含量的水稻秸秆基本上对酶蛋白皆无显著吸附和抑制作用。可见,该类离子液体可去除部分木质素以提高酶分子对多糖底物的可及性,此为多糖酶水解效率提高的关键因素,而该法所形成的残余木质素对酶蛋白的非特异吸附或抑制作用相对较弱。     

Chemical composition of some forages and various residues from feeding value determinations

NDF, ADF, ‘cellulose’ and IVOMD residues, from feeding value determinations, were prepared from some forages, including straw, alkali-treated straw, grass and lucerne samples. The crude protein, cellulose, hemicellulose, uronic acid, Klason lignin, lignin and ash contents of these residues and the corresponding original forage samples were determined together with the relative composition of the neutral sugar constituents after acid hydrolysis. Cellulose, hemicellulose and Klason lignin were the main components in the NDF fractions but substantial amounts of crude protein (1–6%) also remained. Cellulose and Klason lignin were the main components in the ADF fractions, but 7–14% of the fractions was hemicellulose and 1–4% crude protein. Cellulose was the main component in the ‘cellulose’ fractions, but they also contained 8–13% hemicellulose, 2–7% Klason lignin and 2–11% ash. The composition of the IVOMD residues showed that cellulose and hemicellulose had been dissolved to about the same amounts (70–80%) and that most of the Klason lignin remained.