水热预处理方式对玉米秸秆水解液特性的影响

研究水热预处理放料方式和水解液循环回用对玉米秸秆水解液成分的影响,以提高玉米秸秆水解液浓度,特别是半纤维素衍生糖的浓度。在温度170℃和时间40 min的水热预处理条件下,有56.08%半纤维素溶出,其中低聚木糖约占总溶出木糖类的90%。水解液的循环回用可提高水解液中糖类物质和木素的浓度,同时糠醛、羟甲基糠醛、乙酸、甲酸等发酵抑制物浓度亦增加,回用次数和回用比例对水解液中化学成分含量均有影响,100%浓水解液回用比100%水预处理时低聚木糖浓度提高了37%。水热预处理后的放料方式对水解液也有影响,放汽法得到的水解液中低聚木糖浓度高,比降温法提高了53%,有利于低聚木糖的提取利用。     

两株高效代谢木质纤维素稀酸水解物产乙醇的酵母特性及耐毒研究

对实验室筛选出的两株高效代谢木质纤维素稀酸水解液产乙醇的酵母菌Y1(Candida tropicalis)和Y4(Issatchenkiaorientalis)的乙醇发酵特性及耐毒能力进行研究。以未经任何脱毒处理的木质纤维素稀酸水解液为发酵底物进行乙醇发酵(原位脱毒乙醇发酵)。结果表明:Y1和Y4均能在24h内将水解液中所有的葡萄糖消耗完,乙醇产率分别为0.49g/g和0.45g/g,分别达到理论值的96.1%和86.0%。在含有不同浓度梯度的糠醛及5-羟甲基糠醛的模拟水解液中,Y1和Y4能耐受的最高糠醛浓度均为5.0g/L及最高的5-羟甲基糠醛浓度均大于7.0g/L,当两种抑制剂等量混合时,两株菌能耐受的最高浓度为4.0g/L,两株菌均有较好的乙醇发酵及耐毒能力。该研究结果为木质纤维素水解液的原位脱毒发酵生产然料乙醇奠定了基础。     

两株高效代谢木质纤维素稀酸水解物产乙醇的酵母特性及耐毒研究

对实验室筛选出的两株高效代谢木质纤维素稀酸水解液产乙醇的酵母菌Y1(Candida tropicalis)和Y4(Issatchenkiaorientalis)的乙醇发酵特性及耐毒能力进行了的研究。以未经任何脱毒处理的木质纤维素稀酸水解液为发酵底物进行乙醇发酵(原位脱毒乙醇发酵)。结果表明,Y1和Y4均能在24h内将水解液中所有的葡萄糖消耗完,乙醇产率分别为0.49g/g和0.45g/g,分别达到了理论值的96.1%和86.0%。在含有不同浓度梯度的糠醛及5-羟甲基糠醛的模拟水解液中,Y1和Y4能耐受的最高糠醛浓度均为5.0g/L,最高的5-羟甲基糠醛浓度均大于7.0g/L,当两种抑制剂等量混合时,两株菌能耐受的最高浓度为4.0g/L。两株菌均有较好的乙醇发酵及耐毒能力。该研究结果为木质纤维素水解液的原位脱毒发酵生产然料乙醇奠定了基础。     

改进的柳枝稷预处理方法及乙醇发酵研究

为了提高柳枝稷中纤维素和半纤维素糖的转化率,降低水解液中抑制剂的浓度,首先,用稀酸在温和条件下对柳枝稷进行水解,然后用碱对酸水解后的固体物进行预处理,接着用纤维素酶酶解并分别对稀酸水解液和酶解液进行乙醇发酵.结果表明:纤维素转化率达到94.26%,半纤维素转化率为60.93%,稀酸水解液乙醇发酵的乙醇产率为0.441g乙醇/g糖,达到最高理论值的86.47%.酶解液乙醇发酵的乙醇产率为0.486g乙醇/g葡萄糖,达到最高理论值的95.29%.     

拜氏梭菌发酵玉米秸秆水解液生产燃料丁醇

以柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液代替传统的乙酸-乙酸钠缓冲液作为玉米秸秆预处理物酶解的缓冲液,经过72~96 h水解,水解液中还原糖浓度较之前高出14%。在50℃,110 r/min条件下,以Ca(OH)2对水解液进行脱毒处理,Clostridium beijerinckii 8052发酵脱毒后的水解液获得丁醇的量为8.7 g/L,比脱毒前高出52.6%。通过紫外诱变提高C.beijerinckii 8052的糖摄取量,以此来提高丁醇产量,经过20轮的连续诱变,获得一株突变株CM20,利用其发酵脱毒后的水解液,糖利用率提高了14%,ABE(丙酮、丁醇和乙醇)产量可达19 g/L,其中丁醇产量为10.8 g/L。     

稀酸和氨相结合预处理柳枝稷

为了提高柳枝稷中纤维素和半纤维素糖的转化率,降低水解液中抑制剂的浓度,采用稀酸低温水解和氨浸泡相结合的方法对柳枝稷进行预处理.通过对酸、氨浓度、液固比、反应时间、温度的研究,确定两步法预处理的最佳条件.经两步预处理和Celluclast 1.5L,Novozyme 188酶解,总纤维素(葡萄糖)转化率为85.99%;半纤维素(木糖)的转化率为66.99%;总糖转化率为77.26%,稀酸水解液中抑制剂的浓度较低,乙酸为2.20g,L,糠醛为1.37g/L,检测不到5-羟甲基糠醛.研究结果为利用柳枝稷制取燃料乙醇提供了新途径.     

海带渣降解液中糠醛类物质的去除及对乙醇产率影响分析

利用色谱检测以及葡萄糖溶液模拟发酵,确定了稀酸预处理后海带渣纤维素酶酶解所得糖液中糠醛(2-F)、5-羟甲基糠醛(5-HMF)的含量及其对酵母发酵产乙醇的影响。数据分析结果表明,酶解糖液中的2-F和5-HMF浓度分别为132.4 mg/L和158.5 mg/L,其中2-F对发酵有微弱的促进作用,5-HMF使乙醇产率下降8%。通过蒸发、吸附、萃取、碱化等方法对酶解糖液进行脱毒处理,对比脱毒前后发酵情况发现,Ca(OH)2碱化处理对2-F和5-HMF的去除率分别达到94.4%和77.7%。发酵还原糖乙醇转化率提高14.6%,产率提高10.9%。     

木质纤维素两步稀酸低温水解研究

为了降低水解液中抑制剂的浓度,对木质纤维素采用两步稀酸低温水解,通过对两步稀酸水解中重要参数(温度,反应时间,硫酸浓度)的研究,得到第一步水解的最佳条件为:温度135℃,反应时间2h,硫酸1.5%;第二步水解最佳条件为:温度135℃,反应时间2h,硫酸3.0%。以秸秆为原料得到的糖浓度可达5%。采用嗜鞣管囊酵母对水解软木所得水解液进行乙醇发酵实验,24h乙醇产率为0.41g/g,达到最大理论产率的80.4%。乙醇发酵实验证明,两步稀酸低温水解物对乙醇发酵没有抑制作用。     

酵母菌复合培养物对木质纤维素稀酸水解液原位脱毒乙醇发酵

为了解决木质纤维素稀酸水解产物中发酵抑制剂对微生物的抑制作用以及木糖的乙醇发酵问题,该研究用本实验室开发的能高效代谢葡萄糖产乙醇并代谢糠醛和5-羟甲基糠醛的2株酵母菌种Saccharomyces cerevisiae Y5和Ismtchenkia/orientalis Y4分别与Pichia.stipitis CBS6054组成2个复合菌种,用复合菌种对木质纤维素稀酸水解产物进行原位脱毒乙醇发酵.结果证明,复合菌种S.cerevisiae Y5,P.stipitis CBS6054显示出了很好的代谢稀酸水解液中的葡萄糖和木糖产乙醇并快速代谢糠醛和5-羟甲基糠醛的能力,乙醇产率为0.43g/g(达到理论值的85.1%).该复合培养物可作为木质纤维索稀酸水解产物不需任何脱毒处理直接进行乙醇发酵的复合菌种.     

玉米秸秆的渗滤式稀酸预处理

对玉米秸秆的渗滤式稀酸预处理进行了考察,通过对温度、酸浓度、渗滤速度、液固比等影响因素的实验分析,得到了优化的工艺条件:反应温度170℃,硫酸浓度0.25%,液固比为10:1,渗滤速度150mL/min,70%水解液排出后,渗滤速度降为100mL/min。水解液中木糖浓度达到22g/L,糖得率达到约80%。经过稀酸预处理后的玉米秸秆进行酶水解,纤维素转化率达到80%。