酶解条件对蔗渣还原糖得率的影响及产物分析研究

研究了两种纤维素酶酶制剂(Ⅰ、Ⅱ)对蔗渣还原糖得率的影响.实验发现复酶的还原糖得率高于单酶的得率.在复酶法中,分步的还原糖得率(60%生物量)略高于一步法(59.0%生物量)得率.酶解液分析表明,蔗渣酶解产物主要有木糖、葡萄糖及少量的果糖和纤维二糖;红外分析表明酶解后残渣的纤维素吸收峰明显减弱,电镜观察得固体残渣表面出现孔洞,结构疏松,但基本框架无很大变化.     

弱碱性亚硫酸盐法预处理蔗渣的研究

为获得较高的还原糖转化率,用正交实验和单因素实验优化了弱碱性亚硫酸盐预处理蔗渣的工艺条件并将预处理后的蔗渣进行高浓磨浆后再进行酶解处理,采用X射线衍射、红外光谱和扫描电镜对比了蔗渣原料纤维、预处理后和酶解后蔗渣纤维的结晶度和形态的变化.结果表明,在NaOH用量1.5％(化学品用量对蔗渣绝干质量而言)、Na2SO3用量10％、液比1∶5、蒸煮最高温度160℃、升温时间1h、保温时间1h的预处理条件下,酶解后的蔗渣还原糖转化率较高,为61.1％(对蔗渣原料).预处理后蔗渣纤维素的结晶度由预处理前的57.1％变为63.3％;酶解后蔗渣纤维素的结晶度由预处理后的63.3％变为55.6％.蔗渣纤维经预处理后和酶解后,各晶面的晶体尺寸增大.红外光谱分析表明,预处理后和酶解后的蔗渣纤维在1037 cm-1处出现了磺酸基的特征峰,说明预处理后蔗渣纤维的部分木素被磺化.预处理后蔗渣纤维表面形成许多微孔,暴露出大量的细小纤维,纤维比表面积增大;酶解后,蔗渣纤维的结构被破坏,有大量的残余块状木素.     

蔗渣微晶纤维素的制备及性能测定

蔗渣是甘蔗经机械压榨、浸提后所得部分,最主要的成分是纤维素,约占40％～50％,大多以结晶态存在,作为一种纤维原料而言,具有很大的优越性.本研究以蔗渣为原料,制备医药行业中的一种多功能辅料-微晶纤维素.微晶纤维素是一种新型药用辅料,它由纤维素经部分酸水解,收集其中的结晶部分干燥、粉碎而成.蔗渣经过预处理、脱色、酸水解和喷雾干燥的方法制成微晶纤维素,制成的蔗渣微晶纤维素为浅黄色粉末,具有良好的流动性和溶胀性.将微晶纤维素直接压片之后进行了片剂崩解度和溶出性实验,为蔗渣微晶纤维素在药物压片中的有效应用提供参考.正交试验结果表明最佳酸水解条件是:Na2SO3浓度3.0％、HCl浓度5.0％、水解温度95℃、水解时间60min,制备得率为73.8％,微晶纤维素含量为99.5％.     

液氨爆破对稻草秸秆稀硫酸降解工艺影响

为给制取生物质乙醇提供参考,该实验对木质纤维原料进行液氨爆破预处理后稀硫酸降解工艺进行研究。以农产秸秆为原料,自制爆破装置,采用化学分析与扫描电镜、X射线衍射相结合方法,分别研究液氨爆破在温度60℃～80℃、维压时间10～30 min、压力1.0～4.0 MPa条件下,液氨爆破预处理对秸秆主要成分与稀硫酸水解还原糖得率影响。结果表明,当液氨爆破条件为温度70℃、时间20 min、压力2.5 MPa时,处理后物料纤维素含量35.99%、半纤维素含量16.71%、稀硫酸水解还原糖得率最高达38.83%;SEM与XRD显示,液氨爆破后稻草秸秆纤维形态结构受到不同程度破坏,表面断裂、空隙增加、纤维素结晶度降低,有利于稀酸水解作用。     

蒸汽与液氨爆破对白酒丢糟稀硫酸降解工艺的影响研究

以白酒厂丟糟为原料,自制爆破装置,采用化学分析与扫描电镜、X射线衍射相结合的方法,分别研究了蒸汽爆破在温度200℃～220℃,维压时间5min～20min,压力1.0MPa～4.0MPa;液氨爆破在温度60℃～80℃,维压时间10min～30min,压力1.0MPa～4.0MPa的条件下,蒸汽与液氨爆破预处理对丢糟的主要成分与稀硫酸水解还原糖得率的影响。结果表明,当蒸汽爆破条件为温度210℃,时间10min,压力2.5MPa时,处理后物料纤维素含量33.42%,半纤维素19.03%,稀硫酸水解还原糖得率最高51.92%;当液氨爆破条件为温度70℃,时间30min,压力2.5MPa时,处理后物料纤维素含量19.01%,半纤维素32.45%,稀硫酸水解还原糖得率最高48.09%。SEM与XRD显示,蒸汽与液氨爆破后白酒丢糟纤维形态结构受到不同程度的破坏,表面断裂、空隙增加,纤维素的结晶度降低,有利于稀酸水解作用的进行。     

烟梗、烟叶碎片和烟末的化学成分与纤维形态

为评价造纸法再造烟叶的原料特性,采用制浆造纸原料分析方法和烟草化学分析方法,分析了云南、四川两地不同年份烟梗、烟叶碎片和烟末的化学成分与纤维形态。结果表明:1烟梗和碎片中的综纤维素、硝酸-乙醇纤维素、木素和聚戊糖含量(质量分数)均远远低于禾本科造纸原料麦草和蔗渣,烟梗和碎片中的果胶、灰分和抽出物含量均显著高于麦草和蔗渣。其中,烟梗的综纤维素、硝酸-乙醇纤维素和木素含量高于碎片,碎片的苯醇抽出物和果胶含量高于烟梗;2烟梗的总糖、还原糖、钾、氯等含量高于碎片,烟梗的总氮、总植物碱、蛋白质、淀粉、果胶等含量低于碎片;3烟梗的重均纤维长度为0.55mm,宽度为22.09μm,长宽比为24.9,烟梗中非纤维细胞含量为90.9%,碎片和烟末几乎全部由非纤维细胞组成。     

微波法制备阳离子纤维素工艺的研究

以漂白硫酸盐蔗渣浆和醚化剂3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵(CHPTMA)为原料,用微波作为加热方式合成阳离子纤维素,探讨了CHPTMA用量、NaOH用量、体系含水量、微波功率和微波时间等因素对产物取代度和Zeta电位的影响,确定了较优的合成条件:醚化剂与纤维素质量比0.45,NaOH与醚化剂质量比4.45,微波时间9 min,微波功率400W,体系含水量60％.此条件下制备的蔗渣阳离子纤维素的取代度可达0.192,Zeta电位为25.6 mV.通过红外光谱图分析证明,已经合成了具有阳离子官能团的纤维素.     

蔗渣膨化法制浆抄造高强瓦楞纸的研究

对蔗渣膨化法制高得率浆进行了研究．试验结果表明．最佳膨化工艺为：预浸药液浓度40g／L,预浸时间4h．嘭化压力1.6MPa,保温时间10min。膨化处理使纤维在胞间层分离,不仅破坏了纤维的原有结构,而且改变了蔗渣的化学组成。膨化法制浆耗用化学药品少．污染负荷比化学法制浆低。利用蔗渣膨化浆抄造的瓦楞纸,其物理强度符合高强瓦楞纸的要求。     

膨化预处理对玉米秸秆纤维形态结构及制浆性能的影响

对普通玉米秸秆(未膨化预处理)和膨化预处理玉米秸秆的纤维形态、化学组分进行了分析对比,并对膨化预处理玉米秸秆硫酸盐法制浆性能进行了初步探究。结果表明,与未膨化预处理玉米秸秆相比,膨化预处理玉米秸秆纤维素含量(硝酸-乙醇纤维素39%)增加约20%,酸不溶木素(10%)和聚戊糖(20%)含量均有所降低,这些特性使膨化预处理玉米秸秆更容易蒸煮成浆,提高纸浆得率,减少化学品消耗。在用碱量为14%(以Na_2O计),蒸煮温度为100℃,硫化度为25%,保温时间为60 min,液比为1∶6的蒸煮工艺条件下,与未膨化预处理玉米秸秆制浆相比,膨化预处理玉米秸秆的硫酸盐法制浆细浆得率为42. 3%(相对于膨化预处理玉米秸秆),提高了9. 9%,高锰酸钾值为15. 8,降低3. 1%,而抗张指数、撕裂指数、耐破指数分别下降7. 2%、9. 8%、5. 5%。     

木质纤维素发酵酒精的探讨

采用稀酸水解和酶水解可将半纤维素和纤维素转化为可发酵性糖,再采用基因工程细菌将木质纤维素中的糖转化成乙醇,用作燃料,是未来能源的补充,有利于环保。试验研究表明,半纤维素衍生糖补充一定的营养成分,经过48h发酵,乙醇浓度可达40g／L,是理论产率的90％以上。蔗渣经磨碎、纤维素酶水解,蔗渣含量160g／L,经过160g/L发酵,乙醇浓度可达39g／L,加热到45℃维持24h,然后冷却、接种、发酵,乙醇产量可提高50％;废纸100g／L(干重)的浆液经纤维素酶处理,接种K．oxytocaP2发酵72h,可得乙醇40g／L,为理论产率的83％。目前研究出的基因工程细菌有E.coli KO11,K．oxytoca P2和E．cbysanthemi,具有将二元糖和三元糖转化为乙醇的能力,接近理论转化率的90％,还能发酵四元水苏糖。     

外加纸浆纤维特性对再造烟叶纸基感官评吸质量的影响

采用热重分析法(TG)和热裂解气质联用分析法(py-GC/MC)对烟草薄片厂常用木浆,以及木浆纤维素、蔗渣浆、蔗渣浆纤维素的热失重特性和热裂解特性进行了研究,并比较了它们对再造烟叶纸基感官评吸质量的影响。结果表明:4种纸浆纤维主要有一个失重阶段,最大失重温度在339-345℃,且木浆纤维素和蔗渣浆纤维素的最大失重温度均低于木浆和蔗渣浆,失重率则相反;而再造烟叶则有3个主要失重阶段。在350℃的裂解温度下,木浆和蔗渣浆的裂解产物均比对应的木浆纤维素、蔗渣浆纤维素多9种;裂解产物中苯及同系物的比例较后者高3-4倍。4种纸浆纤维中,添加蔗渣浆纤维素的再造烟叶感官评吸质量最优;而且,添加木浆纤维素和蔗渣浆纤维素的再造烟叶纸基感官评吸杂气、刺激性较对应的添加木浆和蔗渣浆的样品少。     

大豆水酶法提取副产物-水溶性糖工艺优化及机理研究

水酶法提油条件温和,油料蛋白的性能几乎不发生变化,无论是水相中直接加工利用,还是回收分离蛋白再利用,效果都十分理想,但有关水酶法提取植物油脂和蛋白质的副产物-水溶性糖的相关研究较少,故针对挤压膨化后水酶法提取大豆油脂和蛋白质的副产物-大豆水溶性糖进行研究。利用响应面分析方法对酶法提取副产物-大豆水溶性糖得率进行了优化。建立了相应的数学模型,为以后的中试以及工业化生产提供理论基础,并且得到了最优酶解工艺条件为加酶量为2.1%,温度为58℃,酶解时间为3.5 h,料水比为1:6.4,pH为10,响应面有最优值在(20.98±1.03)%。经过验证与对比试验可知在最优酶解工艺条件下水溶性糖得率可达到19.97%左右,比相同酶解条件下未经挤压膨化预处理水溶性糖得率以及碱提工艺水溶性糖得率均有显著提高。利用超微结构能谱分析为手段,针对水溶性糖得率提高机理进行了研究,经研究表明:①挤压膨化再粉碎后大豆细胞组织破坏,水溶性糖与蛋白复合物中蛋白质与蛋白酶作用位点较充分暴露,有利于其酶解使得水溶性糖与蛋白复合物破坏。②大豆中水溶性糖部分以糖与蛋白复合物形式存在,而想提取此类大豆水溶性糖需要将蛋白水解。     

海带生物质酸水解条件优化及其乙醇发酵研究

采用稀硫酸对海带进行预处理,对酸浓度、水解时间、水解温度、底物浓度4个单因素进行单因素试验分析,再通过4因素3水平正交试验对预处理条件进行优化,最终确定最佳水解条件为:酸浓度2％(v/v)、水解时间60 min、水解温度121℃、底物浓度5％,还原糖得率为22.7％±0.27％.接入毕赤酵母(Pichia angophorae ATCC22304)发酵,乙醇的最大产量为1.58 g/L,乙醇得率为0.415 g乙醇/g还原糖,是理论得率的81.3％.试验结果表明,毕赤酵母可以有效水解海带液中的还原糖以进行细胞生长和乙醇发酵.     

高温α-淀粉酶-挤压膨化耦合处理对全谷物糙米粉品质的影响

以普通糙米、红米和黑米为原料,分析了高温α-淀粉酶-挤压膨化耦合处理对全谷物糙米粉径向膨化率、水溶性指数、吸水性指数、分散时间、结块率、黏度、糊化度以及还原糖、总蛋白质含量和可溶性蛋白质含量的影响。结果表明:3种全谷物糙米经过高温α-淀粉酶-挤压膨化耦合处理后其径向膨化率和糊化度均显著降低(P<0.05);水溶性指数显著升高(P<0.05)了2.51倍、1.89倍和2.73倍,吸水性指数显著降低(P<0.05)了77.29%、33.41%和67.44%;分散时间和结块率均显著降低(P<0.05),分散时间分别减少了64.60%、60.66%和65.40%,结块率分别降低了75.57%、84.64%和75.24%;冲调黏度均显著下降(P<0.05),加酶处理的糙米粉在低剪切速率下具有较低黏度,其黏度曲线趋于平直;还原糖和可溶性蛋白质含量显著提高(P<0.05),总蛋白质含量提高不显著(P>0.05)。     

微波辅助稀酸降解玉米芯的工艺优化及其效果研究

为提高木质纤维素的利用率及经济效益,以稀酸为催化剂,采用微波辐射相结合的方法对玉米芯进行水解研究。以还原糖得率和原料转化率为指标,通过单因素试验和正交试验考察微波辐射时间、微波功率、酸浓度、固液比和秸秆颗粒大小等对玉米芯水解的影响,利用扫描电镜(SEM)和红外光谱(FT-IR)分析原料及不同方法处理后的水解残渣。结果表明,微波辐射稀酸催化玉米芯水解的最佳工艺条件为:玉米芯粉碎至60~80目,常压,固液比1:8(g/mL),酸浓度13%,微波功率130 W,反应时间20min,该条件下还原糖得率为66.41%、原料转化率为52.70%。SEM及FT-IR分析表明微波辅助稀酸的降解效果较好,反应后玉米芯的表面结构遭到了严重的破坏,其半纤维素基本被水解,同时也有部分纤维素被水解。     

预处理方式对甘薯变温压差膨化干燥产品品质的影响

为研究预处理方式对甘薯变温压差膨化干燥的影响,以甘薯为原料,探讨膨化初始含水量、糖煮处理和冻融处理对甘薯膨化干燥产品硬度、表观密度和感官等的影响。结果表明:甘薯膨化初始含水量为75%～80%,用40%麦芽糖浆液煮沸处理2min,-18℃下冷冻处理12h再室温(20℃)自然解冻,在膨化温度为100～105℃、抽真空干燥温度75～80℃条件下所制备的甘薯膨化产品具有良好的色泽和酥脆性。试验表明运用糖煮和冻融预处理可明显改善甘薯膨化干燥产品的酥脆性和色泽。     

蔗渣纤维在离子液体中丁二酰化的研究

以蔗渣为原料、离子液体(氯化1-丁基-3-甲基咪唑)为溶剂、丁二酸酐为酰化剂合成了丁二酰化蔗渣。考察了反应时间、酸酐用量、反应温度对丁二酰化蔗渣产率的影响。结果表明,在反应温度为100℃,酸酐与蔗渣的质量比为3:1(w/w)、反应时间为90min时产率最高。采用FT-IR、DSC/TGA、固体CPMAS13C-NMR和XRD对丁二酰化蔗渣进行表征,发现蔗渣木质纤维纤维素C2、C3、C6位置上的羟基发生了酯化反应;酯化反应后,蔗渣的热稳定性降低。     

罗马尼亚芦苇的培植和收割

芦苇为多年生单子叶禾本科植物,生长迅速,一年一收,每公顷(15亩)土地年产量一般约为8～10吨(木材产量仅为1.5～2米~3),最高的可达到60吨。按纤维素、半纤维素和多戍糖含量来说,芦苇与木材的差别很小,是一种良好的造纸原料,其化学浆得率约为50％,半化学浆得率约为60％,适用于生产凸版纸、有光纸等许多品种的纸张。     

不同含髓率蔗渣蒸煮实验研究

本文对五种不同含髓率的蔗渣原料采用相同工艺的硫酸盐法蒸煮。考察了五种不同含髓率蔗渣原料进行蒸煮后的纸浆化学组分变化,分析了五种不同含髓率对蔗渣浆残碱和得率、蔗渣浆性能及纸浆打浆度和湿重的影响。实验结果表明,含髓率为13.3%的蔗渣在硫酸盐法蒸煮后化学组分(纤维素、半纤维素和木素含量)降解程度均较小,细浆得率高,且纸浆性能较好。     

纤维素高值化利用制备微晶纤维素

以溶解浆为原料,通过Fe3+作为催化剂酸水解、分离、纯化制备微晶纤维素(MCC)粗产品。确定最优的稀酸水解浓度和Fe3+浓度,同时对水解残液成分进行初步分析。最终水解条件为,水解温度80℃,Fe3+浓度0.3 mol/L,水解时间60 min,HCl浓度2.0 mol/L。对制备的MCC分析与表征结果表明,MCC主要成分为纤维素,其晶型结构仍为纤维素Ⅰ型,结晶度为73.0%,与原料相比增加了18.2个百分点,聚合度下降至100左右;所得的MCC质均长度集中分布在200~400μm之间;水解残液中还原糖得率为1.56%。