水抽提物对稀酸预处理玉米秸秆酶水解的影响

采用水抽提方法得到玉米秸秆中的水抽提液,研究水抽提液、水抽提液的稀酸水解液对水抽提玉米秸秆和稀酸预处理的水抽提玉米秸秆酶水解性能的影响。研究结果表明,与未处理玉米秸秆相比,水抽提玉米秸秆的酶水解性能有所提高,从48 h的9.88%提高到23.56%;与稀酸预处理玉米秸秆相比,稀酸预处理的水抽提玉米秸秆酶水解性能略有提高,从48 h的67.07%提高到73.44%;通过向水抽提玉米秸秆和稀酸预处理的水抽提玉米秸秆中添加水抽提液的酶水解结果表明,与未添加的空白样相比,添加水抽提液对酶水解得率的影响极小(2%以内),但水抽提液经过稀酸水解后再添加到水抽提玉米秸秆和稀酸预处理的水抽提玉米秸秆中,可以发现与未添加的空白样相比,酶水解得率大幅度降低,酶解48 h时分别下降了15.03%和13.96%,这说明水抽提液在稀酸预处理过程中产生了对酶水解有抑制作用的物质。因此,通过水抽提去除部分水抽提物可减少稀酸预处理过程中抑制物的产生,从而提高酶水解得率的能力。     

玉米芯氨水预处理及酶解工艺研究

为有效提高木质纤维素酶解转化率,文中以玉米芯为研究对象,在常压中温下采用氨水浸泡工艺处理原料,考察了预处理条件对木质素脱除率和纤维素、半纤维素酶解转化率的影响规律。确定了最适预处理条件:氨水质量分数为15%、固液质量体积比为1∶6 g/mL、反应温度为60℃和预处理时间为12 h。该条件下纤维素、半纤维素回收率和木质素脱除率分别为94.5%,86.7%和48.1%;在每g葡聚糖加入30 FPU纤维素酶和60 CBUβ-葡萄糖苷酶条件下,酶解24 h后纤维素和半纤维素酶解转化率分别可达83.0%和81.6%。     

稀酸法预处理对橡子壳纤维组成和结构的影响

以橡子壳为木质纤维素原料,考察了酸法预处理对其化学组成变化以及酶水解得率的影响,并采用电子扫描电镜(SEM)、红外光谱(IR)和X射线衍射分析(XRD)对橡子壳纤维结构特征进行了表征。结果表明:橡子壳用2%硫酸溶液按固液比1∶8(g∶mL)室温处理48 h,半纤维素和木质素去除率分别为21.6%和6.6%;酶水解得率从42.8%增加至71.4%,总体葡萄糖产率达到71.2%,提高了66.4%。经过121℃(0.15 MPa)处理1 h,半纤维素和木质素的去除率分别为84.6%和24.5%。酶水解得率为72.1%,较处理前提高了68.5%,但由于纤维素损失率较高,导致总体葡萄糖产率增幅不大。经过酸处理后,橡子壳纤维比表面积增大、表面孔洞增加,纤维结构的结晶度下降,有利于纤维素酶水解作用的进行。     

不同预处理方法对芒草酶解效率的影响

将芒草秸秆粉碎,分别采用1%H_2SO_4、1%NaOH、蒸汽爆破(SE)、1%Tween-80和SE+1%Tween-80等5种方法对芒草秸秆粉末进行预处理,然后加入纤维素复合酶进行酶解产糖,通过测定酶解上清液中六碳糖的含量来比较不同预处理方法对芒草酶解效率的影响。结果表明,采用SE+1%Tween-80预处理,芒草酶解效率最高,可达74.45%,较未处理提高了3.75～11.79倍;采用1%H_2SO_4、1%NaOH、SE或1%Tween-80预处理,芒草酶解效率较未处理分别提高了0.55～3.24倍、2.52～5.60倍、1.30～5.97倍和0～0.96倍,其中1%Tween-80预处理对芒草秸秆的酶解几乎没有任何促进作用。     

玉米秸秆稀酸蒸汽爆破协同作用机制研究

以玉米秸秆原料,进行蒸汽爆破处理,比较了水蒸气蒸爆、稀酸和稀酸蒸爆3种预处理方法,通过对3种预处理过程中米秸秆纤维组分变化、纤维素和半纤维素降解产物和玉米秸秆结构分析以及酶解试验,探讨稀酸蒸汽爆破的协同作用机制.结果表明,稀酸蒸爆协同作用包括稀酸的软化和蒸汽爆破的活化两种机制:一是通过稀酸脱除大部分的半纤维素破坏了半纤...     

预处理方法对玉米秸秆利用的影响

分别用化学方法(稀硫酸、氢氧化钠、聚乙二醇-4000、曲拉通X-100)和物理方法(液氮超低温处理)对玉米秸秆进行预处理,比较了预处理后木质纤维素酶降解的效果。结果表明:氢氧化钠和液氮超低温处理的降解效率比较好,生成的糖最多。扫描电镜检测证明预处理后的秸秆物理结构发生了较大改变。对预处理后的秸秆进行发酵产沼气能力比较的结果表明,液氮处理后的秸秆产沼气的量最多。     

木质纤维素乙醇预处理与酶解技术研究

木质纤维素乙醇的生产工艺中主要环节为预处理、酶解、发酵3个阶段.预处理是决定后续酶解效果的关键步骤,物理法、化学法和物理化学法预处理工艺是目前主要的研究方向,预处理效果需与经济可行性相互结合.对各预处理方式优缺点及经济可行性进行了综合性对比,较好的预处理方式为蒸汽爆破,糖回收率和经济可行性较高.后续采用诺维信公司不同酶...     

水热预处理工艺参数对玉米秸秆组分与酶解效率的影响

采用间歇式水热预处理方法,考察了不同水热预处理温度和处理时间对玉米秸秆主要成分变化的影响以及水热预处理后的纤维素酶解效率。在180～220℃,10～25 min范围内,随温度升高和时间延长预处理后半纤维素移除率和纤维素损失率也随之增大,但木质素质量并未减少反而有所增加。在210℃,25 min时得到最大半纤维素移除率为86.0%。以半纤维素移除率、木质素移除率和纤维素损失率为因变量,处理温度和处理时间为自变量通过多元线性回归分析或二次方程(多元线性回归方程拟合度不佳时)拟合分别获得回归模型。模型显示处理温度和处理时间对三者均具有显著影响。分析敏感性显示处理温度对三种因变量的影响均大于处理时间。经210℃,20 min处理后,纤维素酶解率最高为76.2%,继续提高处理温度和延长处理时间半纤维素移除率提高,但纤维素酶解率下降。     

NaOH/AQ预处理对玉米秸秆脱木质素及酶解性能的影响

对玉米秸秆进行氢氧化钠/蒽醌（NaOH/AQ）去木质化预处理,考察了预处理温度、时间和NaOH用量对玉米秸秆脱木质素程度的影响,并探讨了脱木质素程度对提高预处理后物料酶解性能的影响。L₉（3⁴）正交试验得出较适宜预处理工艺条件为：温度160℃,时间60 min,NaOH用量（以绝干原料质量计）2.8%;其他条件为AQ用量0.05%,固液比1：5（g：mL）,此时木质素脱除率为75%,酶解后聚糖转化率达到73.79%。随着物料脱木质素程度的提高,其酶解效率相应增加;当木质素脱除率达到一定程度后,预处理后的聚糖转化率达到最大值,继续提高木质素脱除率,聚糖转化率反而降低。响应面优化的酶水解工艺条件为纤维素酶用量30 FPU/g,β-葡萄糖苷酶10 IU/g,反应时间72 h,温度50℃,底物质量分数2.5%,此时还原糖得率为85.62%。对酶解液进行HPLC分析,酶解液中的葡萄糖质量浓度为14.83 g/L,木糖质量浓度为4.83 g/L。XRD分析显示,预处理前后纤维素的晶型没有变化,而结晶度由31.40%提高至46.91%,表明物料中木质素和半纤维素发生了不同程度的溶出。     

Modeling and optimization of dilute nitric acid hydrolysis on corn stover

BACKGROUND: Because of its high cost, nitric acid has not been widely employed as the catalyst for hydrolysis of lignocellulosic biomass to obtain fermentable sugars. However, recently more and more research results have reported that nitric acid was more effective than other acids for the hydrolysis of lignocellulose. Therefore, it is necessary to find an optimum condition for nitric acid pretreatment and a means of reducing the cost. RESULTS: In this work, low concentrations of nitric acid and short reaction times were considered to optimize the pretreatment process. The kinetic parameters of models to predict the concentrations of xylose, glucose, arabinose, acetic acid and furfural in the hydrolysates were obtained. Applying the kinetic models, the optimum conditions were: 150 °C, 0.6% HNO₃ and 1 min, which yielded a solution containing up to 22.01 g L^?1 xylose, 1.91 g L^?1 glucose, 2.90 g L^?1 arabinose, 2.42 g L^?1 acetic acid and 0.21 g L^?1 furfural, which were consistent with the predicted values. The influence of temperature was also studied using the Arrhenius equation. CONCLUSIONS: A combination of experimental data and model analysis suggested that 96% xylose yield can be achieved by using low concentration nitric acid for a short reaction time, which could greatly reduce the pretreatment cost. Therefore, dilute nitric acid could be considered a good choice for the hydrolysis of corn stover. Copyright © 2010 Society of Chemical Industry     

玉米秸秆酶水解条件的优化研究

采用响应曲面法对玉米秸秆酶水解反应进行了评价,从而确定玉米秸秆酶水解反应的优化条件为底物中酶浓度57.5 FPU/g,底物质量浓度64.7 g/L,温度48℃,pH值4.8,反应时间49 h。在此条件下,每100 g底物还原糖产量为46.34 g,与模型预测值46.43 g底物非常接近。与单因子实验相比,酶浓度降低了2.5 FPU/g,底物质量浓度提高了14.7 g/L,反应时间缩短了23 h,还原糖产量提高10.41%。响应曲面法优化玉米秸秆酶水解是合理有效的,得到的优化条件有利于玉米秸秆的转化生产还原糖。     

酸和碱预处理对麻竹酶水解糖化的影响

研究了121℃下硫酸和氢氧化钠预处理对麻竹酶水解还原糖收率的影响,测定了不同预处理液质量分数和预处理时间对还原糖收率的影响,以及预处理后的预处理液中还原糖含量。结果表明,氢氧化钠预处理能显著提高还原糖收率,在氢氧化钠质量分数为2%,预处理时间60min时还原糖收率可达0.367g/gDS。硫酸预处理对还原糖收率的提高幅度不大。但硫酸预处理后的预处理液中还原糖含量较高,在硫酸预处理液质量分数为2%,预处理时间为90min时还原糖收率可达0.152g/gDS。两种预处理方法在121℃下的还原糖收率均高于100℃下的还原糖收率。     

Kinetic studies of xylan hydrolysis of corn stover in a dilute acid cycle spray flow-through reactor

Xylan of corn stover was pretreated with 1%, 2% and 3% (w/w) sulfuric acid at relatively low temperatures (90°C, 95°C and 100°C) in a dilute acid cycle spray flow-through reactor (DCF). The hydrolysis of xylan to its monomeric xylose was modeled by a series of first-order reactions. Both biphasic and Saeman hydrolysis models were applied to fit the experimental data. The results confirmed that the kinetic data of xylan hydrolysis fitted a first-order irreversible reaction model and the experimental data. The reaction rates of xylose monomer formation and degradation were sensitive to catalyst concentration and temperature. Higher catalyst concentration and lower reaction temperature result in high xylose yield. The activation energy for xylose formation and degradation were determined to be 112.9 and 101.0 kJ·mol^-1, respectively. Over 90% theoretical xylose obtained from corn stover can be used to produce ethanol, xylitol and fumaric acid by fermentation.     

玉米秸秆中不同木质素脱除方法对纤维素酶吸附及酶解效果的比较

利用不同预处理方法获得的玉米秸秆底物研究木质素脱除对纤维素酶吸附量及酶解效率的影响。相比于其他处理方法,2%(质量分数)NaOH处理的底物具有最高的木质素脱除率(85%),最高的底物可及性[4.7 mg·(g 葡聚糖) ^-1]及酶解效率(18.9%)。通过对不同处理获得的底物进行Langmuir吸附等温曲线模拟,获得了最大吸附量(W_max)与吸附平衡常数(K),且木质纤维素酶水解效率与纤维素酶吸附量具有很好的线性关系(R²>0.8),表明脱除木质素能很好地提高底物可及性与酶解效率。然而,提高NaOH浓度(3%,4%)进一步脱除木质素时,底物可及性与碳水化合物转化为单糖的效率反而明显下降。因此,适当脱除木质素而提高底物对纤维素酶的可及性将有助于获得更有效的酶水解效果。     

盐酸水解玉米秸秆木聚糖的动力学研究

对稀盐酸水解秸秆半纤维素生成木糖水解液过程进行动力学研究。分别测定了不同温度下,不同水解时间水解液中木糖质量浓度以及其降解产物糠醛的质量浓度。利用Saeman模型拟合木糖生成过程。实验表明,该模型能够较好地描述木糖生成过程以及其降解产物糠醛的产生过程。通过曲线拟和确定了不同水解温度下木糖的生成速率以及分解速率常数,同时利用Arrhenius方程确定木糖生成活化能Ea为116 kJ/mol。综合比较不同温度下水解液中的木糖以及糠醛质量浓度,确定使用质量分数为2%的稀盐酸于120℃下水解60 min为最佳水解条件。其水解液中木糖质量浓度可达20.99 g/L,糠醛质量浓度可维持在1.46 g/L以下。     

玉米秸秆稀酸水解与水解液发酵的实验研究

研究了玉米秸秆的稀酸水解性能,考察了底物浓度、反应温度、反应时间、硫酸浓度和秸秆粒径对水解得率和木糖得率的影响.在硫酸浓度为1.0%、水解温度126℃、水解时间1 h、底物浓度为50～80g/L情况下,玉米秸秆的水解得率为21.7%～24.6%,木糖得率为68.0%-77.1%.所得水解液主要成分为木糖和葡萄糖,经处理后可直接用于微生物的发酵培养.     

不同预处理方法对玉米秸秆吐温-80/酶水解的影响

比较了稀硫酸、氢氧化钠、氨水和氢氧化钙4种预处理方法对玉米秸秆吐温-80/酶水解的影响,结果表明:氢氧化钠预处理方法效果最佳,得到的总还原糖产率比未处理时提高了10.7倍.其红外光谱和广角X-谢线衍射谱图表明:经氢氧化钠预处理后,玉米秸秆中的木质素含量降低了62%,纤维素的结晶度也有所降低.