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.     

利用皮状丝孢酵母对甘蔗渣酶解液产油脂的研究

本试验旨在研究碱和高温液态水2种预处理方式对发酵的影响。甘蔗渣分别利用碱和高温液态水(LHW)预处理,然后使用纤维素酶进行酶解。在LHW和碱预处理后的酶解液中,分别含22.06和39.28 g/L总糖。不经过浓缩,也不需要添加任何营养物质,酶解液被用于皮状丝孢酵母的油脂发酵试验。经过3 d的培养,在LHW预处理的酶解液中,皮状丝孢酵母的生物量达到了8.08 g/L,油脂质量分数为52.00%,油脂系数高达19.03%。在碱预处理的酶解液中,经过8 d的培养,皮状丝孢酵母的生物量为13.67 g/L,油脂质量分数为43.20%,油脂系数为15.03%。脂肪酸组成分析表明所产油脂与棕榈油的组成相似。试验结果表明,甘蔗渣是一种有前景的产油脂原料,LHW是一种良好的预处理方式。该研究为利用甘蔗渣发酵产油脂提供了新思路。     

微晶纤维素的醚化改性及其在淀粉膜中的应用

为改善微晶纤维素（microcrystalline cellulose,MCC）在淀粉膜中的分散性,通过对MCC进行阳离子醚化改性,制得改性微晶纤维素（modified-microcrystalline cellulose,MD-MCC）,并对其化学结构、结晶性、热稳定性和微观形貌进行表征。采用溶液流延法制得淀粉-微晶纤维素复合膜（淀粉-MCC,淀粉-MD-MCC）,分别研究MCC和MD-MCC添加量对淀粉膜结构和性能的影响。结果表明,与MCC相比,MD-MCC的基本化学结构未改变,仍然保持纤维素的基本结构,但其结晶度和热稳定性略有降低,表面呈多孔结构。随着MCC和MD-MCC添加量的增加,淀粉膜的表面粗糙度增大,透光率和断裂伸长率降低,水接触角、水分含量和厚度增大,抗拉强度和水蒸气渗透系数先增加后减小。MD-MCC在淀粉膜中的分散性优于MCC,淀粉-MD-MCC复合膜的力学性能和阻水性能优于淀粉-MCC复合膜,其中MD-MCC添加量为5%时,复合膜具有最大的抗拉强度和阻水性能。     

离子液中蔗渣纤维素的硫酸酯化及抑菌效果研究

从蔗渣中分离出蔗渣纤维素(BC),以离子液[BMIM]C1为反应介质对BC进行均相硫酸酯化得到蔗渣纤维素硫酸酯(BCS),采用13CNMR光谱对产物BCS进行结构表征,通过体外抑菌试验考察BCS的抗菌活性.结果表明,BCS结构中硫酸酯取代基分布随反应时间的变化而不同,硫酸酯化取代首先发生在C6位,然后在C2位、C3位;BCS对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌均有一定的抑制作用,抑菌圈直径随BCS浓度的升高而增大.     

过氧化物漂白对蔗渣木聚糖提取的影响

比较了直接浸提和预处理后再浸提对蔗渣木聚糖提取率和产物的影响。蔗渣经过碱性过氧化氢或过氧乙酸的漂白预处理,有利于促进木聚糖的溶出和提高提取率,尤其是碱性过氧化氢的促进作用更显著,可以使木聚糖提取率达到21.5%(对干料),精制后产物纯度和白度分别达到85%和83%,但对于木聚糖纯度的提高并不是很显著。不同提取方式所得到的木聚糖在糖基组成和红外光谱图均有很高的相似度。     

Evaluation of Ammonia Pretreatment for Enzymatic Hydrolysis of Sugarcane Bagasse to Recover Xylooligosaccharides

Sugarcane bagasse is a useful biomass resource. In the present study, we examined the efficacy of ammonia pretreatment for selective release of hemicellulose from bagasse. Pretreatment of bagasse with aqueous ammonia resulted in significant loss of xylan. In contrast, pretreatment of bagasse with anhydrous ammonia resulted in almost no xylan loss. Aqueous ammonia or anhydrous ammonia-pretreated bagasse was then subjected to enzymatic digestion with a xylanase from the glycoside hydrolase (GH) family 10 or a xylanase from the GH family 11. The hydrolysis rate of xylan in bagasse pretreated with aqueous ammonia was approximately 50 %. In contrast, in the anhydrous ammonia-treated bagasse, xylan hydrolysis was > 80 %. These results suggested that anhydrous ammonia pretreatment would be an effective method for preparation of sugarcane bagasse for enzymatic hydrolysis to recover xylooligosaccharides.     

蔗渣原料中阿魏酸和对香豆酸的定量分析

利用碱水解法处理蔗渣原料,分别采用气相色谱（GC）和气相色谱 质谱联用仪（GC-MS）定量分析碱水解液中的阿魏酸和对香豆酸得率,以确定分析检测方法的优异性。同时,采用先碱水解再酸水解法提取蔗渣中的阿魏酸和对香豆酸,探究萃取溶剂和水解温度对阿魏酸和对香豆酸提取率的影响。结果表明,采用GC-MS定量分析碱水解液中阿魏酸和对香豆酸的效果优于GC。与蔗渣的碱水解法相比,先碱水解再酸水解的方法具有更高的分离效率,阿魏酸和对香豆酸得率分别从0.06%和2.00%提高到0.33%和4.04%。与三氯甲烷相比,乙酸乙酯作为萃取溶剂时,阿魏酸得率提高了23.53%,对香豆酸得率提高了6.1倍。蔗渣中阿魏酸酯和对香豆酸酯的水解效率随着水解温度的升高而提高,当温度从25℃升高到60℃,阿魏酸和对香豆酸的得率分别提高5.88%和1.78%。分析结果还表明,蔗渣原料中酯键和醚键分别占对香豆酸总键连的97.27%和2.73%,酯键和醚键分别占阿魏酸总键连的51.51%和48.49%。由此表明,蔗渣原料中对香豆酸主要以酯键与木素/碳水化合物连接,阿魏酸则以酯键和醚键与木素/碳水化合物连接。     

改性蔗渣纤维素对糖蜜吸附作用的研究

以蔗渣纤维素为研究对象,通过分析环氧氯丙烷用量、反应温度和反应时间对蔗渣纤维素环氧值的影响,确定蔗渣改性的较优条件。结果表明,当环氧氯丙烷与蔗渣纤维素用量(V/m)为4:1、反应温度为50℃、反应时间为5 h时,环氧值最高。在此条件下改性后的蔗渣纤维素对糖蜜中的色素有较好的吸附功能,脱色率达到25.59%。     

蔗渣半纤维素的热裂解特性及动力学研究

利用热重分析(TG)在不同的升温速率和连续通氮的情况下对蔗渣半纤维素的热失重行为进行了研究.结果表明,蔗渣半纤维素的热解分为脱水、热解初期、主要热裂解和炭化四个阶段.其主要失重区间为200℃～315℃左右,并出现一个肩状峰,在700℃时焦炭残留物比例较高,大约在20wt%左右.利用Coats-Redfern积分法对得到的热失重曲线进行了模拟.     

蔗髓预处理对酸催化水解的影响研究

预处理方式能够改变原料结构,在一定程度上促进原料的降解,提高目标产物的得率。通过试验研究对比了清水浸泡、碱处理、超声协同等预处理方式对蔗髓酸解的效果影响,优化了工艺条件。结果表明:超声预处理方式可以有效的提高酸解还原糖的得率,其他几种方式效果不明显。     

利用纤维床反应器驯化原壳小球藻提高对蔗渣水解液耐受性研究

原壳小球藻可快速利用蔗渣水解液中的可发酵糖,但水解液中副产物对细胞生长有抑制作用。为了提高其在高浓度水解液中的异养生长能力,本研究利用纤维床反应器(FBB)驯化细胞,系统研究了蔗渣水解液的制备及其组成、分批补料培养种子液、FBB中的细胞固定化,并在FBB中利用水解液为培养基进行细胞驯化。结果表明,蔗渣经酸解酶解后,其水解液的主要成分为葡萄糖、木糖、乙酸、纤维二糖和阿拉伯糖,浓度分别为18.40g/L、16.17g/L、6.13g/L、5.10g/L和2.29g/L;在发酵罐中采用Basal培养基补料分批培养细胞,117h后细胞密度可达到12.37g/L;将发酵罐与FBB连接并循环培养基33h后形成了固定化细胞床;随后以水解液培养基代替Basal培养基,通过逐级提高水解液培养基浓度来驯化培养固定化细胞,最终从纤维床上分离获得了能在含有35g/L葡萄糖的水解液中异养生长的高耐受性藻株,而野生型藻株不能生长。     

利用蔗渣制备低聚木糖的工艺

从蔗渣中提取木聚糖后,采用酶法水解制备低聚木糖.碱法提取工艺为:NaOH浓度4%,料液比1:15(g/mL),30.0℃提取24.0 h;在此条件下,木聚糖产率达20.67%.提取液采用分子量为3000 u的中空纤维超滤膜进行浓缩,浓缩液用清水洗反复超滤除去残余碱,获得浓度为60.17g/L的木聚糖,采用木聚糖酶进行酶解.正交试验结果表明,当酶量5.0 g/L、pH=6.0,在40.O℃下酶解4.0h后,可获得产量达31.13g/L,平均聚合度为2.64的低聚木糖.该技术的优点是:碱液可回收再利用,并可分离碱解液中的阿魏酸和香豆酸.     

胺基螯合蔗渣纤维素对模拟废水中Cu2+的吸附

从pH值、温度、时间及Cu2+初始质量浓度几个方面研究了自制胺基螯合蔗渣纤维素对模拟的重金属废水中Cu2+吸附性能的影响.实验结果表明,随着pH值、Cu2初始质量浓度增大,蔗渣纤维素上Cu2+吸附量增大.当吸附25 min后,胺基螯合蔗渣纤维素对Cu2+的吸附基本达到饱和.对Cu2+吸附动力学进行了研究,证明胺基螯合蔗渣纤维素对Cu2+的吸附结果符合Lagrange二级动力学模型.绘制胺基螯合蔗渣纤维素的吸附等温线,利用Langmuir和Freundlich等温吸附方程对实验数据进行拟合,证明胺基螯合蔗渣纤维素对Cu2+的吸附较符合Langmuir吸附等温线.     

温和碱法预处理甘蔗渣分步糖化乙醇发酵的研究

甘蔗渣是制糖工业的主要废弃物,因其来源广泛,纤维素含量高而成为一种重要的可再生生物资源。本文在对甘蔗渣成分分析的基础上,研究了温和碱法预处理甘蔗渣分步糖化乙醇发酵工艺。甘蔗渣经温和碱法预处理后采用分步糖化发酵来生产乙醇,正交设计试验表明影响甘蔗渣酶解的显著因素为酶添加量,并得到最优酶解条件:酶添加量为25 FPU/g甘蔗渣,温度为50℃,初始pH为4.9。在优化条件下,预处理甘蔗渣的酶解效率可达到74.26%。在甘蔗渣水解液中补加一定营养物后,适合酵母的生长和乙醇的发酵,发酵96 h时,乙醇产量达到39.79 g/L,发酵效率为82.70%,乙醇得率为0.48 g/g。本研究证实了温和碱法预处理甘蔗渣水解液发酵生产乙醇的可行性,为甘蔗渣预处理及用作乙醇发酵原料奠定了坚实的基础。     

An Alternative Strategy to Obtain Cellulose Nanofibrils from Parenchyma Cellulose of Bagasse Pith and the Performance of Its Nanopaper

Cellulose nanofibrils (CNFs) were obtained through one-step mechano-partial dissolution by ball milling in N, N-dimethyl acetamide with a low concentration of LiCl from agricultural waste bagasse pith (BP). Compared with fibrous cellulose, parenchyma cellulose (PC) is less uniform in diameter and less aligned, causing PC to dissociate into CNFs during this process without pretreatment. The results showed that the CNFs prepared from PC of BP had a diameter of 30-200 nm and a length of several micrometers. The as-obtained CNFs, along with dissolved cellulose, formed a wet-stable and highly transparent nanopaper in a sorbitol aqueous solution bath, which exhibited a high strain of 101% and a low Young''s modulus of 4.3 MPa owing to the addition of the plasticizer sorbitol. This type of nanopaper with favorable transparency, high tensile property, and low Young''s modulus has great potential for use as electronic skin and medical dressing material.     

蔗渣酶法水解的工艺研究

甘蔗渣的蒸汽预处理的最适条件是220℃,2,220KPa,水—固比为2:1,每100g蔗渣加1gHSO,处理时间02',蒸汽预处理使大部分半纤维素溶解以及增加酶对纤维素的水解作用。蒸汽预处理后,肥溶解的半纤维素分离,然后对水不溶性底物进行水解,这是一个很有利的工艺选择,由于它减少酶的使用,分离木聚糖和葡萄糖,减少最终产品的抑制物以及降低必要的水解能力。发现最佳水解条件2.5FPU/mL T.reesei C—30纤维素酶,15％W/v水不溶性底物,反应时间48h。这些条件使100g甘蔗渣得到21.1g木糖,31.3g葡萄糖,2.2g纤维二糖和2.8g阿拉伯糖,总糖得率57.4g。     

甘蔗渣生产燃料乙醇技术研究现状与展望

甘蔗渣是制糖工业的主要副产物,将其生产成燃料乙醇具有广阔的应用前景。本文重点介绍了近年来国内外有关甘蔗渣燃料乙醇过程中的预处理、纤维素水解、净化、发酵等工艺的最新研究进展。希望能为甘蔗渣燃料乙醇产业的发展提供一些帮助。     

蔗渣木质素的分离提取及应用研究进展

蔗渣木质素是蔗渣的主要成分之一,是一种重要的可再生生物质资源。本文综述了蔗渣木质素在分离提取、结构表征、改性制备新材料、催化液化和抗氧化性方面的研究进展情况,以期为蔗渣木质素的资源化高效利用提供参考。     

碱预处理对制备微晶纤维素的影响

为了加快酸水解制备微晶纤维素(Microcrystalline cellulose,MCC)时酸液的渗透效率,提高酸水解反应在纤维素纤维细胞壁内的区域反应均匀性,从而提升MCC的质量。本研究采用NaOH溶液对针叶木溶解浆进行有限润胀预处理,并通过激光粒度分析仪、X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)及热重分析仪(TGA)等对MCC的各项质量指标进行检测,探究了碱预处理对酸水解制备MCC的影响。结果表明,在最佳NaOH质量分数(9%)预处理后,MCC平均粒径由52.1μm降低至41.8μm,粒径分布更加集中,MCC结晶度基本保持不变;碱预处理对纤维素纤维及MCC化学结构和热稳定性均无明显影响。     

蔗渣木聚糖含量检测方法的比较

为建立一种准确评价木聚糖含量的方法,分别采用糖化法和醛化法,并辅助气相色谱-质谱色谱、高效液相色谱、比色和滴定等多种检测手段,对比检测同批次蔗渣木聚糖样品的含量。结果表明：醛化法只能检测木聚糖组分中的戊糖,漏检不能转化为糠醛的己糖,糖化法的3,5-二硝基水杨酸比色检测、高效液相钙离子柱检测和高效液相色谱柱前衍生检测所得的结果大体一致,即它们的测定结果都包括了木聚糖的戊糖与己糖组分,充分反映了木聚糖的真实糖含量,它们的结果之间具有可比性。单一使用钙离子色谱柱或单一使用柱前衍生高效液相色谱法检测,均存在个别单糖组分不能有效分离问题,但结合使用这2 种高效液相色谱法,可精确检测构成木聚糖的4 种单糖,即木糖、阿拉伯糖、半乳糖和葡萄糖。这种高效液相色谱检测组合适用于绝大多数植物木聚糖的糖类组成分析。