机械活化预处理对蔗渣酶解产糖影响的研究

采用机械活化方法对蔗渣进行预处理,研究其对蔗渣酶解产糖的影响。用红外光谱、X-射线衍射和扫描电镜测定预处理前后蔗渣结构及表面形态的变化,并分析其作用机理。研究结果表明,机械活化用于蔗渣预处理,可明显提高预处理后蔗渣的酶解产糖率。酶解时间为48 h时,蔗渣酶解产糖率从未处理时的19.86%提高到59.34%。蔗渣酶解产糖率的提高是由于机械活化处理使得蔗渣纤维素分子间部分氢键发生断裂、结晶度下降、表面有序结构被破坏的所致。     

甜高粱渣分批补料酶水解生产高浓度糖

为了提高水解液中糖浓度,降低后续乙醇蒸馏成本,以低温碱处理的甜高粱渣为底物,研究分批补料糖化工艺对高浓度底物酶解的影响,采用扫描电镜(SEM)和红外光谱仪(FT-IR)对底物结构变化进行分析。结果表明:碱预处理可去除大部分的木质素,使纤维素暴露到表面,增加纤维素酶水解的可及性。甜高粱渣酶解的初始底物浓度为9%(w/v),在酶解8、24、48 h后分别补料8%、7%和6%构成四组酶解体系,分批补料水解最高固含量30%,酶用量为9.96 FPU/g底物的体系,酶解120 h后,葡萄糖和木糖浓度分别达到102.52 g/L和29.48 g/L,葡聚糖和木聚糖转化率分别为52.16%和40.45%。     

爆炸冲击波联合碱预处理提高玉米秸秆糖化率的研究

采用爆炸冲击波联合碱处理的方法来提高玉米秸秆的酶解糖化效率。选择爆炸初始压力、碱用量和碱处理温度及时间等主要影响因素,进行单因素和正交试验以获得最优的处理工艺条件。预处理后的秸秆中分别加入2 mg/g（酶/秸秆）的纤维素酶和半纤维素酶,进行酶水解反应5 d,采用高效液相色谱（HPLC）测定其中葡萄糖和木糖浓度从而计算糖化率。结果表明,对糖化率影响程度从大到小依次为碱处理温度、碱用量、碱处理时间和爆炸初始压力。当采用最优实验条件：初始压力550 kPa、碱浓度为8% NaOH、碱处理温度为100 ℃、碱处理时间为60 min,玉米秸秆糖化率可达0.643。爆炸冲击波-碱联合处理玉米秸秆比单纯使用碱处理时,糖化率可提高8%~12%。     

碱性胍预处理水稻秸秆研究

以水稻秸秆为研究对象,采用有机强碱——胍进行预处理,考察了催化剂用量、预处理时间和温度对预处理效果的影响。以扫描电镜(SEM)、X-射线衍射仪(XRD)、红外光谱仪(FTIR)、热重分析仪(TG)对预处理前后样品进行了表征。结果表明:胍用量为3%、温度为60℃、时间为6 h是较适宜的预处理条件,催化剂用量是预处理水稻秸秆最关键的因素。SEM照片显示,预处理后秸秆表面呈现不规则的层片状皱褶、裂缝和孔洞;XRD表征显示,预处理后纤维素结晶度均提高;FTIR表征显示,胍对去除木质素和降解氢键作用明显;TG表征表明预处理前后水稻秸秆具有不同的热稳定特性。     

磷酸丙酮法分离玉米芯三组分的研究

采用一种无机酸/有机溶剂预处理方法,将玉米芯与浓磷酸按照液固比8∶1混合,50℃分别反应0.5,1,2 h;然后用丙酮浸泡,离心提取木质素;残渣用Na2CO3中和后酶解,旨在将已破坏结构的纤维素和可溶聚合木糖降解为单糖。傅氏转换红外线光谱分析仪(FTIR)结果显示,回收的木质素特征结构峰明显,说明该法所提木质素官能团变化较小;进一步研究发现,磷酸1 h处理得到的木质素特征谱图最清晰完整。用扫描电镜观察(SEM)玉米芯原料和预处理残渣的微观结构变化,原料呈现沿径向条状纹路,残渣放大500倍和5 000倍都观察不到任何纤维条结构。残渣中和后酶解,24 h酶解率就达到90%左右,72 h酶解率基本达到100%。降低丙酮用量并使过程可循环是工业应用的前提条件。     

甜龙竹蛀粉纤维素燃料乙醇发酵的糖化研究

纤维素糖化是甜龙竹蛀粉燃料乙醇发酵研究中的重要内容.正交试验和对比试验结果表明,在pH值为4.4、温度为55℃,酶用量为200 u/g,酶解时间小于20 h条件下,进行纤维素酶解较合适,但酶解率较低.通过酸或碱并结合有机溶剂进行预处理能显著提高蛀粉纤维素糖化率.同时添加半纤维素复合酶进行酶解,能使蛀粉中大部分半纤维素水解,并能促进纤维素的酶解.     

不同预处理方法对麦草纤维素酶解效果的影响

以麦草纤维素为研究对象,将其进行机械粉碎后,分别采用碱浸泡/蒸汽、蒸汽/碱浸泡、蒸汽、冷冻/蒸汽、碱浸泡/冷冻等方法进行预处理,然后加入纤维素酶进行酶解,通过检测酶解液中葡萄糖含量来评价麦草纤维素预处理的效果。研究结果表明,预处理后的麦草纤维素经NaOH溶液浸泡后,再用蒸汽处理40 min,酶解24 h后葡萄糖产率较预处理前的葡萄糖产率有明显增加(提高15%);经NaOH溶液浸泡后再进行超低温(-80℃)冷冻处理,酶解12 h后葡萄糖产率有所增加,酶解48 h后葡萄糖产率比预处理前提高23%。     

水热和碱醇联合预处理麦草结构解析及酶解性能研究

采用水热(高温液态水)和碱醇联合预处理麦草秸秆,对处理后的物料进行组成分析和酶解研究,并对碱醇预处理液中的木质素进行回收提纯及结构表征。结果表明:水热预处理对半纤维素和酸溶木质素有较好的溶出作用,溶出率随水热温度的升高而增加。190℃为较优的水热处理温度,此温度下半纤维素和酸溶木质素的溶出率分别为76.56%和83.52%。碱醇预处理可将酸不溶的木质素从物料中有效分离,最终得到富含纤维素的物料(纤维素含量为89.71%)。X射线衍射(XRD)检测结果表明,由于半纤维素和木质素的溶出,物料的结晶度指数有所增大,从原料的28.80%增至预处理后的32.29%～33.59%。水热和碱醇联合预处理物料经30 FPU/g(以纤维素质量计)纤维素酶和30 IU/g的β-葡萄糖苷酶酶解72 h,物料的纤维素酶解率明显提高,达到94.97%,是麦草原料直接酶解的6.1倍。采用傅里叶红外光谱(FT-IR)对回收木素进行结构表征,结果表明与原料磨木木素相比,回收木质素中除部分C■O和C—O—C发生断裂外,其他基团得到较好的保留,回收木质素作为预处理副产物具有较大的应用价值。     

机械粉碎对高粱秆微观结构及酶解效果的影响

采用扫描电镜(SEM)、傅立叶变换红外光谱(FTIR)和X射线衍射以及酶水解实验对不同粒径范围(300～450μm、125～150μm、97～105μm和330～420nm)的高粱秆进行分析。结果表明:随着粉碎程度增大,高粱秆中纤维素与酶有效接触点增多,但由于团聚现象发生,导致酶有效接触点增多并不与粒度减小成线性关系;粉碎还导致高粱秆结晶度降低,结品度从粒径范围300～450μm时的0.6105降低到330～420nm时的0.2397,并对结晶区晶型结构和高粱秆物质结构有影响,但是对高粱秆成分没有影响。这些都导致在后续的酶解糖化实验中还原糖浓度随酶解时间和粉碎程度的增大而增大,其中粒径范围330～420nm的高粱秆在酶解180h时仍保持较大的酶解转化率。     

NaOH固态预处理对稻草中纤维素结构特性的影响

通过NaOH固态预处理,提高稻草厌氧消化产气量,从而实现稻草的高效能源转化.采用傅立叶变换红外光谱(FTIR)、X射线衍射光谱(XRD)研究了未处理与经过6%NaOH固态处理后稻草中纤维素结构的变化情况.结果表明:NaOH固态预处理使稻草中纤维素的形态结构发生了变化,纤维素中的部分B-(1→4)-糖苷键与氢键发生断裂;纤维素的晶体类型与002面微晶位置虽然没有改变,但是纤维素的结晶度与002面微晶尺寸增大.这些变化是导致稻草厌氧消化产气量提高的原因之一.