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%。     

不同处理方式复合菌固体发酵野生构树叶制备蛋白饲料的工艺优化

为降低构树叶中单宁含量,采用蒸汽爆破、球磨等方式对构树叶进行预处理,以抗营养因子单宁含量为考察指标,通过响应面分析法确定枯草芽孢杆菌、乳酸菌和酿酒酵母菌的复合菌固态发酵构树叶制备蛋白饲料的最佳工艺。结果表明:最佳工艺条件为汽爆压强1.4 MPa,维压时间90 s;球磨时间20 min;发酵时间4 d,含水量60%,发酵温度32.50 ℃,酿酒酵母菌:乳酸菌:枯草芽孢杆菌=1:1:1。构树叶经发酵、汽爆后发酵和球磨发酵后发酵单宁含量分别降低了36.2%、39.5%和60.5%;粗蛋白含量分别增加了23.59%、10.28%和7.84%;粗灰分含量分别增加了16.7%、31.80%和24.23%;粗纤维含量分别降低了15.33%、12.32%和7.85%。构树叶的钙含量为2.70%,经发酵后钙含量无明显变化,经汽爆发酵后和球磨发酵后分别增加了23.33%和22.22%（P<0.05）,预处理和发酵对磷和粗脂肪的含量几乎无影响,磷含量约为0.3%,粗脂肪含量约为2.4%。原料发酵、汽爆发酵和球磨发酵的酶活力分别高达41.43、44.77和65.10 U。球磨发酵降单宁效果要远远优于汽爆发酵和原料发酵,原料发酵的蛋白增加效果最佳。     

稻草秸秆的预处理及发酵乙醇的试验研究

通过不同的化学试剂与"汽爆"组合处理稻草秸秆的试验研究,确定了有效的预处理条件:稻草秸秆与3%氢氧化钠溶液(固液比W/V为1:5)混匀,置0.15 MPa(126～128℃)保温5 min,放气.此预处理能使秸秆中木质素去除75.58%;秸秆酶解糖化率(2%底物,0.2%纤维素酶,pH 4.8,0.2 mol/L醋酸-醋酸钠缓冲溶液,46℃水解48 h)达82.78%;通过酿酒酵母将秸秆纤维素酶解糖化液发酵转化为乙醇,产乙醇浓度达5.0%(V/V).     

利用甘蔗渣生产乙醇的工艺放大实验研究

采用高效液相色谱对甘蔗渣汽爆产物进行了分析,在相同的汽爆蒸汽压力下,随着汽爆保压时间的延长,降解产生的对后续酶解和发酵有害的物质甲酸、乙酸和糠醛等也随之增加。研究了汽爆甘蔗渣的酶解和发酵,在实验室800g体系酶解和发酵实验研究的基础上进行了工艺放大实验,利用20m3发酵罐进行酶解和发酵实验,在25.25%(w/w)底物浓度条件下,发酵产乙醇浓度5.36%vol,达到了蒸馏能耗经济性指标发酵醪乙醇浓度不低于4%vol的要求。     

低酸喷雾协同蒸汽爆破预处理对小麦秸秆结构及酶水解的影响

研究了低酸喷雾协同低温蒸汽爆破（以下简称汽爆）预处理条件对小麦秸秆纤维的化学组分、结构及酶水解效率的影响。结果表明,在5%硫酸浓度（料液比1∶1）、汽爆反应温度170 ℃（0.79 MPa）、反应时间5 min预处理条件下,纤维素保留率达91.3%,半纤维素脱除率达83.4%,水解液糖得率为80.1%;对预处理后小麦秸秆进行酶水解反应72 h,可获得84.9%的葡萄糖酶解率。本研究提出的低温汽爆预处理农业秸秆的方法,可实现纤维素的高保留率并获得优异的酶水解效率。     

黑曲霉XSY0607以纤维素为原料发酵生产柠檬酸培养基优化研究

通过对黑曲霉(Aspergillus niger)XSY0607液体深层发酵柠檬酸的培养基优化实验,得出如下结论:通因实验得出黑曲霉XSY0607发酵柠檬酸的最佳碳源为水稻秸秆、最佳有机氮源为蛋白胨、最佳无机氮源NH4NO3、最佳生长因子为牛肉膏。通过Plackett-Burman实验设计得到黑曲霉XSY0607发酵柠檬素的最佳培养基配方为:水稻秸秆粉6%、蛋白胨4.5%、NH4NO30.5%、牛肉膏0.75%、KH2PO40.15%、Mg SO40.045%和Fe SO4·7H2O 0.0015%。同时通过极差分析还可得出黑曲霉XSY0607发酵培养基中不同成分对柠檬酸发酵的影响顺序为水稻秸秆蛋白胨NH4NO3KH2PO4Mg SO4Fe SO4·7H2O牛肉膏。使用优化后的培养基进行柠檬酸发酵实验,柠檬酸产量为83.6mg/m L,较优化前产量提高了31.83%。     

利用SSF制取纤维乙醇的工艺研究

利用同步糖化发酵（SSF）技术,以汽爆玉米秸秆为主要原料,对纤维乙醇的发酵工艺进行研究。玉米秸秆经蒸汽爆破预处理后,酶解得率增大到85.0%。进一步利用Box-Behnken实验设计方法,选取酶用量、发酵温度和发酵时间为影响乙醇产率的主要因素,通过响应面分析得到了较优的工艺条件：底物浓度15%（w/v）,酶用量35FPU/g（底物）,发酵温度37℃,发酵时间90h。在优化的工艺条件下,乙醇浓度为42.2g/L,达到理论产量的82.6%。和分步糖化发酵（SHF）工艺结果比较,SSF具有更高的生产效率。     

黑曲霉XSY0607生产柠檬酸培养基优化研究

通过对黑曲霉(Aspergillus niger)XSY0607液体深层发酵柠檬酸的培养基优化试验:通因试验得出黑曲霉XSY0607发酵柠檬酸的最佳碳源为水稻秸秆、最佳有机氮源为蛋白胨、得出如下结论最佳无机氮源NH4NO3、最佳生长因子为牛肉膏。通过Plackett-Burman试验设计得到黑曲霉XSY0607发酵柠檬素的最佳培养基配方为(%):水稻秸秆粉6%、蛋白胨4.5%、NH4NO 30.5%、牛肉膏0.75%、KH2PO4 0.15%、Mg SO44.5×10-3和Fe SO4·7H2O 1.5×10-5。同时通过极差分析还可得出黑曲霉XSY0607发酵培养基中不同成分对柠檬酸发酵的影响顺序为水稻秸秆蛋白胨NH4NO3KH2PO4Mg SO4Fe SO4·7H2O牛肉膏。     

秸秆两步发酵法制备丁二酸研究

目的：以秸秆为原料进行生物转化制备有机酸。方法：在秸秆汽爆法预处理的基础上,以绿色木霉为菌种进行秸秆降解发酵,对降解单糖接种放线杆菌进行二次发酵制备丁二酸。结果：第一步绿色木霉发酵时,通气量0.3L/L·min,30℃发酵36h,后将发酵扩增8倍进行55℃酶解24h,五、六碳糖累积浓度达到49.4g/L。第二步产丁二酸放线杆菌发酵时,控制温度37℃、罐内CO2 压力0.11MPa、转速250r/min,发酵40h,最终产丁二酸累积浓度为67g/L。结论：秸秆制备丁二酸的两步发酵法工艺具有工业推广价值。     

玉米秸秆汽爆料生产纤维素酶

为了降低纤维乙醇生产过程中纤维素酶成本,以高产纤维素酶里氏木霉TGC521为生产菌株,玉米秸秆汽爆料为碳源,对纤维素酶的发酵工艺进行优化研究。在单因素试验基础上,利用Box-Behnken设计和响应面方法对培养基配方进行优化,并研究了溶氧、还原糖等工艺参数对发酵产酶的影响以及所产纤维素酶的应用。结果表明,玉米秸秆汽爆料对产酶影响最大,其次为玉米浆。优化培养基配方为：玉米秸秆汽爆料38.6 g/L、（NH₄）₂SO₄ 4.8 g/L、玉米浆29.7 g/L、麸皮5.3 g/L、KH₂PO₄ 1.0 g/L、MgSO₄ 0.5 g/L。在溶氧浓度20%～30%、还原糖含量2.0～3.0 g/L、发酵时间144 h条件下,纤维素酶活力达到39.0 U/mL。进一步利用生产的纤维素酶进行原位糖化,低酶载量条件下纤维素转化率达85%以上。     

微生物发酵稻草秸秆生产蛋白饲料培养条件优化

以稻草秸秆为原料,先利用三氧化硫（SO3）微热爆（STEX）技术联合稀碱对其进行预处理,再通过不同的微生物（绿色木霉（Trichoderma viride）ZY-1、篮状菌（Talaromyces radicus）HFY、拟威克酵母（Wickerhamiella domercqiae）MZ-3、枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）ZL-1）组合发酵产蛋白饲料,并优化其发酵条件。结果表明,稻草秸秆经SO3 STEX联合稀碱预处理后、采用混菌发酵,其发酵产蛋白饲料的能力得以提高。最佳发酵条件为发酵时间8 d,发酵温度30 ℃,篮状菌HFY∶拟威克酵母MZ-3=1∶1,接种量8%。在此优化条件下,粗蛋白含量为30.46%,比原秸秆中粗蛋白含量（3.11%）提高了8.79倍,比优化前（23.50%）提高了29.62%;粗纤维含量为14.15%,比原秸秆中粗纤维含量（49.67%）降低了71.51%,比优化前（16.28%）降低了13.08%,符合蛋白饲料的相关标准。     

不同有机物料对烤烟根际土壤碳库、酶活性及根系活力的影响

为分析不同有机物料对植烟土壤的改良效应,优化农业废弃资源循环利用,采用盆栽试验,以单施化肥为对照,研究草炭、生物炭、汽爆玉米秸秆对烤烟根际土壤碳库、酶活性和根系活力的影响。结果表明,与对照相比,各处理土壤总有机碳和活性有机碳含量在烤烟不同生育期都有显著提高,移栽后90 d时总有机碳含量最多增加45.24%,活性有机碳含量最多增加238.70%,草炭和汽爆玉米秸秆提高了根际土壤碳库活度和AOC/TOC比例,生物炭降低了碳库活度和AOC/TOC比例;汽爆玉米秸秆提高了土壤脲酶和蔗糖酶活性,在烤烟不同生育期最多分别比对照提高了66.03%和210.32%,草炭和生物炭对土壤酶活性影响不显著,但延缓了成熟期根系衰老,汽爆玉米秸秆对烟株根系活力有一定抑制作用。因此,施用有机物料均可提高烤烟根际土壤总有机碳和活性有机碳含量,但对酶活性和根系活力效果不一致,尚需开展大田及长期定位试验进一步研究。     

有机物料对植烟土壤养分、酶活性和微生物群落功能多样性的影响

  目的  为探究有机物料施用对土壤养分和生物学特性的影响。  方法  采用盆栽试验,研究了草炭、花生壳炭、蒸汽爆破烟梗和玉米秸秆对植烟土壤的影响,采用BIOLOG ECO平板培养技术分析了土壤微生物群落功能多样性。  结果  施用有机物料能够显著提高土壤有机碳、速效氮、速效磷和速效钾含量;汽爆玉米秸秆处理土壤MBC、MBN含量及脲酶、蔗糖酶活性提高幅度最大。BIOLOG分析结果表明,有机物料提高了土壤微生物AWCD和多样性指数。主成分分析结果表明,生物炭促进了以羧酸类和多聚物类物质为碳源的微生物的生长,汽爆玉米秸秆有利于以碳水化合物类、氨基酸类、酚酸类和胺类物质为碳源微生物的生长。  结论  施用有机物料可提高植烟土壤养分含量,改善土壤微生态环境,其中以汽爆玉米秸秆效果最好。      

浓醪发酵玉米蛋白粉饲料生产工艺的研究

利用纳豆杆菌采用浓醪发酵法对玉米蛋白进行改性.通过对浓醪发酵条件的优化研究,确定适宜的改善玉米蛋白溶解性的发酵条件,提高玉米蛋白的溶解性,有利于动物对蛋白的消化吸收,从而提高玉米蛋白作为饲料的利用率.适宜的发酵条件为:培养基干基与水的比例为1:3.5,培养基初始pH值为7.0,接种量4.29%,培养温度32℃,摇瓶转速190 r/min,培养时间20 h.在此条件下,培养液中可溶性蛋白质含量可达到(29.05±0.67)mg/ml.     

γ射线辐照预处理玉米秸秆发酵产乙醇的研究

该研究探讨了脱毒处理对基于辐照处理的玉米秸秆发酵产乙醇的影响,发现氢氧化钙处理对辐照处理玉米秸秆中的甲酸、 乙酸的脱除效果最佳,硼氢化钠处理对糠醛、对羟基苯甲酸、香草酸、丁香酸、对香豆酸脱除效果最佳,经过硼氢化钠、氢氧化钙及水 脱毒处理后的玉米秸秆乙醇转化率分别为73.6%、70.8%、66.7%,均显著高于对照（56.0%）（P＜0.05）;初步研究了发酵工艺与辐照预 处理的适配性,发现在分步糖化发酵（SHF）、变温同步发酵（NSSF）、半同步糖化发酵（HSSF）和同步糖化发酵（SSF）工艺条件下,辐照 预处理玉米秸秆的乙醇转化率分别为41.9%、41.9%、39.6%和55.9%,说明SSF与辐照预处理的适配性最佳。     

固态发酵玉米黄粉饲料复合菌种的筛选

运用平板点种法、点种刺激圈法和多菌种固体发酵法3种主要方法,筛选发酵玉米黄粉饲料的复合菌株。结果表明,枯草芽孢杆菌（Bacillussubtilis）、凝结芽孢杆菌（Bacilluscoagulans）和地衣芽孢杆菌（Bacilluslicheniformis）3种菌株以1∶1∶1的比例混合,按5% 的接种量接入发酵培养基,发酵效果较好,于30 ℃条件下发酵120 h,玉米黄粉饲料中可溶性蛋白含量由3.78%提高到14.26%。     

甜高粱茎秆袋装青贮研究

采用袋装室温堆放发酵方式,通过测定料温、pH值、乳酸菌数、粗蛋白、残糖等指标,对比4种不同处理对甜高粱秸秆发酵效果的影响。结果表明,用菌剂R2J1处理甜高粱秸秆具有产酸适宜、乳酸菌数、蛋白增量明显等优点。整个发酵过程中,平均发酵料温始终高于环境温度4.3 ℃;发酵18 d时,饲料中乳酸菌数达1.2×1010个/g,此时饲料pH值为4.5,蛋白含量为9.89%,比发酵前增加了27.44%,各项指标均优于其他菌剂发酵结果,表明R2J1菌剂适用于西北高寒区甜高粱秸秆袋装青贮。     

蒸汽爆破预提取聚戊糖对麦草碱法制浆性能影响的研究

研究了蒸汽爆破预提取聚戊糖,同时研究了预提取对麦草纤维性质、蒸煮性能及成纸物理性能的影响。实验结果表明:经过蒸汽爆破处理后的麦草中半纤维素含量降低了53.83%左右,聚戊糖提取率可以达到23.30%。扫描电镜观察纤维表面孔隙率增加,红外光谱分析结果结晶度指数N.O’KI由0.41增加到0.44,绝对结晶度下降;纤维长度分布结果表明蒸汽爆破后麦草纤维平均长度变短;蒸汽爆破后续蒸煮浆料白度下降较大,成纸物理强度下降,抗张指数下降24.26%、耐破指数下降8.27%,撕裂指数变化不明显,耐折度降低严重。