基质异质性对硬毛粗盖孔菌固态发酵产漆酶的影响

固态基质是固态发酵的核心,为了探究其异质性对固态发酵效率的影响,以不同部位玉米秸秆（鞘、茎、髓、叶）为固态基质,以硬毛粗盖孔菌（Funalia trogii）发酵生产漆酶,测定固态基质化学组成与物理性质,考察固态基质理化性质与漆酶产量关系,进一步从细胞壁角度探讨固态基质与微生物相互作用。结果表明,以髓为固态基质时,菌丝茂密且漆酶产量最高（110.70 U/g）,鞘为固态基质时产量最低（26.40 U/g）;髓具有最高的还原糖得率（239.44 mg/g）和较低的灰分含量,而鞘具有最低的还原糖得率（154.29 mg/g）和最高的半纤维素含量（36.65%）;漆酶产量与木质素及还原糖得率呈显著正相关（P＜0.05）,与半纤维素及灰分呈显著负相关（P＜0.05）。研究显示,固态基质异质性是影响固态发酵效率的重要因素。     

硬毛粗盖孔菌产漆酶条件优化及其对日落黄的降解作用

以硬毛粗盖孔菌(Funalia trogii)为研究对象,考察培养基组成及培养条件等对其发酵产漆酶的影响,并进一步研究漆酶对食用合成色素日落黄的降解脱色效果。结果表明,最适培养基组成及培养条件为:玉米淀粉25 g/L,蛋白胨2 g/L,Cu~(2+)1.5 mmol/L,香兰素1 mmol/L,培养温度30℃、初始p H6.0,摇床转速200 r/min,硬毛粗盖孔菌培养8 d后发酵液漆酶活力为(329±12) U/m L,是初始培养条件下的11.96倍。漆酶粗酶液对日落黄呈现出较高的降解脱色作用并可耐受高浓度底物(800 mg/L),50～200 mg/L日落黄脱色率均可达90%以上,漆酶介体ABTS可提升对日落黄脱色效率及速率,并降低高浓度底物对漆酶的抑制作用,曲酸的加入则抑制了漆酶活性,导致漆酶对日落黄的脱色率仅为7.14%。本研究为漆酶资源在食品行业的深入开发与应用提供理论依据。     

复合酶对甘蔗渣栽培灵芝菌糠的降解作用

采用3种工业饲料酶(纤维素酶、漆酶、木聚糖酶)酶解以蔗渣为主要原料的灵芝菌糠,分别测定发酵终产物中总糖含量,还原性糖含量,纤维组分中纤维素、半纤维素、木质素含量。结果表明在总酶活1000 u/g,料液比1:10,酶解时间12 h,纤维素酶:漆酶:木聚糖酶=1:1:1条件下,灵芝菌糠中纤维素含量降解率为36.81%,半纤维素含量降解率为29.09%,木质素含量降解率为17.97%,体现了3种工业饲料酶对甘蔗渣栽培的灵芝菌糠有效的降解作用。     

氨化预处理对玉米秸秆酶解产糖的影响

为综合利用玉米秸秆,加快纤维素酶降解玉米秸秆。本文以玉米秸秆为原料,还原糖产量为主要指标,通过氨化预处理后酶解玉米秸秆,采用DNS法测定还原糖产量,并考察氨化剂种类、浓度、固含量和氨化时间对玉米秸秆酶解产糖的影响。结果表明,在以碳酸铵为氨化剂,氨化剂浓度为20%,固含量为50%,氨化时间为11 d,在此条件下,还原糖产量最高为314.18 mg/mL,与直接酶解秸秆相比提高51.80%。扫描电镜结果显示,米秸秆经碳酸铵氨化预处理后,木质素和纤维素的结构发生变化,表面结构变得粗糙疏松,纤维素暴露,更有利于纤维素酶的作用。此外,FTIR发现,氨化处理后玉米秸秆在2920和1650 cm^-1处的吸收峰减弱,其峰值降低一定程度上代表木质素结构被破坏。总体来看,玉米秸秆经过碳酸铵氨化预处理后,更有利于酶解玉米秸秆。     

利用木质素沉淀物产漆酶的研究

从玉米秸秆的碱处理液中分离木质素沉淀物,进一步用于Coriolus versicolor液态发酵生产漆酶。研究结果表明,木质素沉淀物对漆酶的形成有明显的促进作用,当其添加量为0.6%时,在摇瓶条件下漆酶活力可高达7005.6IU/ml,比对照组的漆酶活力提高了4.04倍。发酵培养基中添加10g/L葡萄糖有利于菌种的前期生长,从而提高漆酶产量。在3.7L发酵罐中进行产酶试验,发酵罐最适通气量为0.75vvm,最适转速为300r/ min,漆酶活力可达到7506.2IU/mL。该试验结果对于降低玉米秸秆碱预处理液的环境污染,促进木质素沉淀物的回收利用以及加速漆酶的规模化生产等均具有重要意义。     

对甲基苯磺酸预处理玉米秸秆动力学及酶解特性研究

本研究采用对甲基苯磺酸（p-TsOH）预处理玉米秸秆,研究了3个预处理因素（p-TsOH质量分数、水解温度和水解时间）对其三大组分分离的影响。通过两相模型,得到木质素和半纤维素脱除动力学模型,并探究了处理后残渣的酶解性能。结果表明,p-TsOH预处理玉米秸秆在温和条件下即可快速溶出木质素和半纤维素,而对纤维素的降解较小;木质素脱除反应和半纤维素脱除反应的表观活化能分别为66.5 kJ/mol和50.5 kJ/mol;预处理后,木质纤维的顽抗结构被破坏,表面木质素含量降低,p-TsOH预处理可以有效提高原料的酶解得率;在p-TsOH质量分数为50%、水解温度为95℃和水解时间为40 min条件预处理后,残渣酶解得率为72.9%。     

球磨预处理和固态发酵对玉米秸秆饲用品质的影响

玉米秸秆经球磨预处理后物理空间结构和化学物质结构改变,更容易被相应的酶降解,进而被微生物利用,其饲用品质提高,从而可能替代饲料中的部分粮食。研究表明,球磨预处理后的玉米秸秆粒径大小均匀,约90%的颗粒集中在10~100μm,酸性洗涤纤维下降3.5%,可溶性总糖提高2.0倍,对其单糖组成分析发现:可溶性总糖的增加主要来自半纤维素和纤维素的分子断裂。用木聚糖酶和纤维素酶酶解球磨预处理后的玉米秸秆,可溶性总糖和还原糖含量比酶解前分别提高了3.3倍和9.7倍,球磨预处理后酶解效率大大提高。球磨预处理的玉米秸秆经固态酶解、发酵后,总酸质量分数达26.3 mg/g,纤维素和半纤维素质量分数分别下降9.1%和4.9%,乳酸菌含量达到1.5×109CFU/g,饲用品质显著提高。     

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%。     

液态发酵原位酶解糖化水稻秸秆工艺优化

为探究以原位酶解方式整合产酶菌株的发酵条件和酶解条件差异的可行性,以木质纤维结构典型的水稻秸秆为对象,里氏木霉为产酶微生物,通过研究液态发酵原位酶解糖化水稻秸秆,对发酵过程和酶解过程协同控制条件进行优化。结果显示,最优产酶发酵条件为水稻秸秆添加量30 g/L,发酵温度30℃,初始pH 6.5,发酵时间48 h;最优酶解条件为酶解pH 4.8,酶解温度50℃,酶解时间24 h,最终的秸秆比产糖量为0.350 g/g。通过在酶解阶段时补加少量的粗酶液(体积分数5%),可以提升最终的比产糖量,由0.332 g/g提升至0.400 g/g,约提升了20%。原位酶解糖化秸秆纤维素是实现水稻秸秆高效降解利用的可行方式。该研究可为纤维素酶解工艺提供技术参考,为秸秆纤维素资源化利用提供一定理论依据。     

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。     

改善玉米秸秆酶水解糖化得率的碱性亚硫酸盐法预处理工艺的优化

对碱性亚硫酸钠法预处理玉米秸秆的工艺进行了优化,确定了最佳的预处理条件为用碱量12%,液固比为6∶1,最高温度140℃,保温时间20min。在该预处理条件下的葡聚糖的酶水解效率为85.38%,木聚糖的酶水解效率为70.36%,总糖得率为74.73%,相比相同总碱量氢氧化钠预处理秸秆酶水解总糖得率67.67%,提高10.43%。此外,在此最佳预处理条件下处理的玉米秸秆,使用PFI继续打浆1500转后,葡聚糖的酶水解效率为89.74%,木聚糖的酶水解效率为74.06%,总糖得率为78.58%,相比相同总碱量氢氧化钠预处理秸秆后再PFI处理1500转的总糖得率68.90%,提高14.05%。     

不同预处理方式对玉米秸秆酶解液成分的影响

玉米秸秆中的单糖或者寡糖的释放由于芳香族聚合物木质素阻遏纤维素酶进行糖解聚作用而效率地下.然而预处理作用可以有效地移除木质素或者打破木质素的结构,从而可以增强还原糖的释放.其过程主要包括2个生物转化程序:玉米秸秆中纤维素的水解产生还原糖,然后进行生物乙醇发酵生产过程.在该研究中,通过HPLC方法监测不同预处理方法处理玉米秸秆酶水解液中的成分,从而得到最佳的预处理方法.结果表明,磁力搅拌辅助CO2激光协同通气预处理方法的糖化效果高于其他预处理方法.     

木质纤维素类生物质生物预处理菌种筛选

以生物质的转化率(TR)、糖化率(SR)为评价标准,在竹粉、稻草和玉米秸秆3种生物质上筛选了33株采自神农架自然保护区的白腐菌菌株,发现针对不同生物质,适用于生物预处理的菌株不同:竹粉基质为杂色云芝,稻草基质为侧耳属菌株,玉米秸秆基质为乳白耙菌。所筛出白腐菌预处理时间显著缩短,以相应菌株处理竹粉、稻草和玉米秸秆15d,其生物质TR分别提高25.8%、47.0%和136.3%,SR依次达到14.1%、39.4%和37.5%。3种生物质中木质素含量与其糖化率关系密切。     

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.     

Comprehensive Evaluation and Prediction of the Effectiveness of H2O2-assisted Na2CO3 Pretreatment of Corn Stover Using Multivariate Analysis

In this study, multivariate analysis methods, including a principal component analysis (PCA) and partial least square (PLS) analysis, were applied to reveal the inner relationship of the key variables in the process of H₂O₂-assisted Na₂CO₃ (HSC) pretreatment of corn stover. A total of 120 pretreatment experiments were implemented at the lab scale under different conditions by varying the particle size of the corn stover and process variables. The results showed that the Na₂CO₃ dosage and pretreatment temperature had a strong influence on lignin removal, whereas pulp refining instrument (PFI) refining and Na₂CO₃ dosage played positive roles in the final total sugar yield. Furthermore, it was found that pretreatment conditions had a more significant impact on the amelioration of pretreatment effectiveness compared with the properties of raw corn stover. In addition, a prediction of the effectiveness of the corn stover HSC pretreatment based on a PLS analysis was conducted for the first time, and the test results of the predictability based on additional pretreatment experiments proved that the developed PLS model achieved a good predictive performance (particularly for the final total sugar yield), indicating that the developed PLS model can be used to predict the effectiveness of HSC pretreatment. Therefore, multivariate analysis can be potentially used to monitor and control the pretreatment process in future large-scale biorefinery applications.     

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。