纤维素酶水解纤维素类废弃物的研究

研究了纤维素酶水解纤维废弃物的适宜条件。研究结果表明,在底物浓度80 g/L,pH 4.8,酶解温度50℃,酶用量100 IU/g(对底物),酶解时间60 h条件下,处理纤维废弃物,可以得到较高的还原糖浓度,酶解液还原糖浓度可达到16.44 mg/mL,酶解液及残渣可分别进一步加以利用。     

纤维素酶水解农田纤维素废弃物生产还原糖的研究

以不同农田纤维素废弃物为原料,利用纤维素酶水解生产还原糖。考察了反应时间、底物浓度、酶用量、反应温度及反应pH值等因素对纤维素酶水解农田废弃物生产还原糖的影响,确立了各自的最适反应条件。     

玉米芯的2步法预处理及其酶解条件优化研究

生物燃料将成为主要新能源之一,以玉米芯为原料,碱氧和稀酸为处理剂对其进行2步法预处理,使原料中纤维素相对含量增加,以提供转化乙醇的纤维素原料。采用扫描电镜表征2步法预处理玉米芯,其表面形成疏松、沟纹和孔洞形态,这有利于酶解。采用瑞氏木霉生产的纤维素酶水解该预处理玉米芯,利用正交实验得到酶水解优化条件为,酶用量75 FPU g 1,底物质量浓度60 g L 1,pH值4.8,反应温度50℃,还原糖得率可达69.3%。为提高纤维素酶中β-葡聚糖酶的酶活效率,并减少产物葡萄糖对β-葡聚糖酶的抑制作用,进一步优化β-葡聚糖酶加量。结果表明,当β-葡聚糖酶加量达6.5 CBU时,还原糖得率显著提高到78.2%。这表明该预处理玉米芯是有效降解的玉米芯原料,适于提高还原糖得率。     

稀酸-酶法处理小麦秸秆工艺优化研究

以小麦秸秆为纤维素原料,先利用稀硫酸对其进行预处理,再利用纤维素酶水解酸处理后得到的麦草滤渣。考察了处理温度、酶用量、处理时间、pH值、微量元素对生糖量的影响,优化了酶水解条件。结果表明,在处理温度50℃、pH值4.8、酶用量10 I U.mL-1、处理时间45 min的最佳酶水解条件下,生糖量为1.5395 mg.mL-1。加入Mg2+0.3 g.L-1、Zn2+1.5 g.L-1、Cu2+1.0 g.L-1,可使麦草滤渣水解生糖量进一步提高到1.7500 mg.mL-1。     

酸碱复合处理和酶浓度对药渣纤维素水解效率的影响

为了研究酸碱复合处理对药渣木质纤维素水解效率的作用效果,探究药渣纤维素转化酶解转化乙醇的可行性,以水提药渣为原料,用NaOH-PAA进行预处理,在不同反应体系下用纤维素酶进行水解。实验结果表明,预处理后药渣酶解的葡萄糖浓度比预处理前提高3～4倍;在酶总量不变的情况下,增加底物数量和酶浓度能显著提高反应体系中的葡萄糖浓度。83～116 mg/mL的底物浓度和5.8 U/mL的酶浓度可使反应体系中的葡萄糖浓度达到12 mg/mL以上。在83 mg/mL的底物浓度和5.8 U/mL的酶浓度下,对预处理后的丹参药渣、甘草药渣及混合药渣进行纤维素酶解,60 h时,其糖产率分别为29.07 g/kg、49.31 g/kg、52.83 g/kg。结论:预处理能显著提高纤维素的酶解效率,药渣的葡萄糖产率主要取决于其纤维素含量,与药渣类型没有密切关系。     

非离子表面活性剂对木质纤维素酶解的促进作用

纤维素酶单位酶活力较低、酶用量较高及酶自身易失活等因素依然是木质纤维素工业生产能源和生物基产品的瓶颈性问题。本文尝试在木质纤维素基质水解时添加一些非离子型表面活性剂以减少纤维素酶用量,并对这些非离子型表面活性剂促进酶解效率提高的原因进行了初步探讨。研究发现,添加非离子性表面活性剂能提高木质纤维素的酶解,添加浓度为0.05 g/g底物,常压甘油自催化预处理麦草经过添加两种非离子表面活性剂Tween-80和PEG 6000后葡萄糖产量分别可提高20%左右;非离子表面活性剂对不含木质素的原料酶解产糖也有较大的提高,以滤纸为底物时葡萄糖产量提高近90%,以微晶纤维素为底物时分别提高70%以上;添加非离子表面活性剂使得酶解体系中扩散系数k升高,异相反应效率提高,酶促反应动力学Km值明显减小,显著提高底物对纤维素酶的亲和力。     

竹浆分批加酶工艺对长时间纤维素酶解性能的影响

优化纤维素酶水解工艺对于纤维素的高效利用具有重要意义。实验在保证纤维素酶相同的添加量时,采用多种方式分批添加纤维素酶水解竹浆,在长时间(7 d)的酶解过程中测定每天还原性糖产量,最后对长时间酶解过程中的影响因素进行了探究。实验结果表明:采用(0.35 mL+0.15 mL+0.1mL)添加工艺提高了酶解效率,酶解7d后糖产量提高了4.36%;纤维素酶随着培育时间的进行活性不断减小,培育1 d后的酶活性仅为原酶活性的53.87%;酶解糖产量随葡萄糖浓度的增加而降低,当葡萄糖浓度为30 mg/mL时,糖产量较无葡萄糖实验组降低了30.7%。酶解过程中酶活的丧失以及底物的抑制可能是影响纤维素酶长时间水解过程中的重要因素。     

玉米秸秆蒸爆渣的氨基酸辅助纤维素酶水解

以商品纤维素酶C2730酶解玉米秸秆蒸汽爆破渣,研究了不同氨基酸、氨基酸浓度、温度对水洗蒸汽爆破渣纤维素酶水解的影响,优化纤维素酶水解条件,提高纤维素酶水解得率。实验结果表明,纤维素酶水解蒸汽爆破渣的优化氨基酸为苯丙氨酸,优化水解条件为每克纤维素酶用量15FPIU,苯丙氨酸质量浓度为1.5 g/L,温度为50℃,水解时间为48 h,还原糖和葡萄糖得率分别为51.38%和36.78%。     

纤维素酶高效水解麦秆的工艺研究

以纤维素酶水解蒸汽爆破麦秆的过程为研究对象,考察了底物浓度、纤维素酶用量、β-葡萄糖苷酶装载量以及化学激活剂对麦秆水解的影响。结果表明,高底物浓度下的最佳酶解工艺条件为底物(麦秆)浓度20%,酶装载量(U/g纤维素):滤纸酶活45、β-葡萄糖苷酶25、木聚糖酶800,0.1 mmol/L Mg2+、0.1 mmol/L Co2+、10 mmol/L Fe3+,1 g/L PEG2000、1 g/L Tween80和1 g/L山梨醇,搅拌速度120~150 r/min,分批补料,p H4.8,50℃,水解时间144 h。在此条件下,还原糖浓度达115.43 g/L,葡萄糖浓度达88.39 g/L,转化率也分别达到78.04%和88.73%。     

木素对纤维素酶解的影响及纤维素酶解

用氧-碱-蒽醌蒸煮麦草所得纤维素为原料,研究了木素对纤维素酶解的影响及纤维素的酶解,结果表明:对不同木素含量的纤维素,其木素含量越低,纤维素的酶解率就越高。对同一木素含量的纤维素,酶解同时也脱除木素,当T=40～45℃、pH=4.4、底物与酶量之比为1∶0.02时,时间30h,转速为100r/min,可获得较理想的酶解率和木素脱除率。IR结构分析可知,酶解后纤维素的1-4-β-苷键断裂,生成还原糖。     

SFP-AQ法预处理麦秸秆酶解葡萄糖得率的变化规律

对SFP-AQ法(亚硫酸钠和甲醛―蒽醌)预处理麦秸秆酶解葡萄糖得率进行了研究。结果表明:葡萄糖得率随着预处理中Na2SO3用量的增加先升高后降低,在12%时葡萄糖得率最高;葡萄糖得率随着酶用量的增加而迅速升高,当酶用量超过20 FPU/g时,提高缓慢;蒸煮最高温度和保温时间对葡萄糖得率的影响不明显。较适宜的预处理和酶解条件分别为:蒸煮最高温度150℃,保温时间1 h,Na2SO3用量为12%,纤维素酶、木聚糖酶、β-纤维二糖酶三种复合酶用量为20 FPU/g。此时,葡萄糖得率可达到31.7%,酶解葡萄糖对原料中葡萄糖的转化率为91.6%。     

麦秸纤维素酶解法制糖研究

对麦秸纤维素预处理过程的影响因素进行了探索,着重对酶解产糖工艺过程进行了讨论分析。结果表明：粉碎至１２０～１５０目并经１％ＮａＯＨ溶液浸渍的麦秸是一种理想的制糖原料;当该原料在５０～５５℃,ｐＨ为４．４,时间为１５ｈ以及适宜的酶与底物配比条件下,可获得理想的产糖率。     

银杏叶黄酮类化合物提取方法的研究

对纤维素酶预处理和甲基化β-环糊精溶液相结合提取银杏叶总黄酮的工艺进行了探讨,考察了料液比、酶浓度、温度、时间及pH值对酶解效果的影响,以及M-β-环糊精浓度、温度和时间对浸提效果的影响。得到最佳酶解预处理条件为：经料液比（银杏叶质量与纤维素酶溶液体积之比）1／60、酶质量浓度0．2mg／mL、酶解温度40℃、酶解介质pH=6．5、酶解时间150min处理后,在M—β-环糊精质量分数2．0%、温度60℃条件下浸提180min,总黄酮得率可达2．68％。该工艺为银杏叶黄酮类化合物提取提供了新途径,同时避免了有机溶剂的使用,便于纯化,值得推广。     

秸秆苯酚选择性液化研究

苯酚液化是生物质液化的重要手段,农作物秸秆是一种不均一的原料,而完全液化将其看作是 "单一"的原料,针对这一问题本研究采用选择性液化处理方式对小麦秸秆进行了苯酚液化,并对比了选择性液化与完全液化。结果表明:低温下适当的浓硫酸用量、较高的苯酚用量、适当的反应时间有利于保留纤维素而选择性液化半纤维素和木质素;与完全液化处理方式相比,选择性液化反应条件温和,保留了大量的纤维素,大大提高了原料利用价值。通过均匀试验和数据回归分析并实验验证得到选择性液化优化条件为:浓硫酸用量占总反应体系质量分数的 3.0%,反应温度 100℃,反应时间 30 min,苯酚与秸秆质量比 3:1,纤维素残留率达 70%,而液化产物结合酚质量分数可达 100%。     

小麦秸秆纤维素球的改性

对自制的环氧小麦秸秆纤维素球进行改性,制备了两种改性小麦秸秆纤维素球。用正交设计法设计实验方案,探讨了其制备的优化实验条件。实验结果表明:当三乙胺盐酸盐溶液体积为4 mL、无水碳酸钠的用量为0.6 g、溶剂为30%乙醇溶液、反应时间为6 h时,制得的三乙胺盐酸盐改性小麦秸秆纤维素球(WS-MB-TEAHC)对Cu2+的吸附容量最大;当乙二胺盐酸盐溶液体积为8 mL、无水碳酸钠的用量为0.6 g、溶剂为30%二氧六环、反应时间为6 h时,制得的乙二胺盐酸盐改性小麦秸秆纤维素球(WS-MB-EDADHC)对Cu2+的吸附容量最大。红外光谱表征显示:环氧小麦秸秆纤维素球的环氧基参与了反应,改性后引入了含N官能团。     

碱-氧-蒽醌蒸煮法制取麦草浆纤维素的酶解

用碱-氧-蒽醌蒸煮麦草所得纤维素为原料,研究了纤维素酶解的影响因素.结果表明:预处理后的麦草纤维素,其木质素含量较低,而酶解率和木质素脱除率均较高,在45～50℃、pH为4.4、底物与酶量之比为1:0.02、反应时间为30h、转速为100r/min时,可获得较理想的酶解率和木质素脱除率,二者分别可达74.5%和19.2%.     

SFP-AQ法预处理麦秸秆对酶解还原糖得率的影响

用SFP-AQ法(亚硫酸钠和甲醛―蒽醌)预处理麦秸秆,研究预处理条件对酶解还原糖得率的影响。结果表明,较适宜的预处理和酶解条件分别为:蒸煮温度150℃,保温时间1 h,Na2SO3用量为12%,纤维素酶、木聚糖酶、β-纤维二糖酶三种复合酶用量为20 FPU/g,pH值4.8,酶解温度50℃,酶解时间48 h。此时,还原糖得率可达到46.4%。     

纤维素酶预处理花生壳工艺条件优化

用纤维素酶预处理花生壳,以乙醇提取木犀草素。结果表明,纤维素酶预处理花生壳的最佳工艺条件为:酶解液pH值5.2,酶解温度50℃,酶解时间1.5 h,酶用量0.10%。在最佳预处理条件下预处理后的花生壳木犀草素的提取率可达2.831 0 mg/g,而未经纤维素酶预处理的花生壳木犀草素的提取率仅为1.518 0 mg/g。     

Study of simultaneous saccharification and fermentation for steam exploded wheat straw to ethanol

Although simultaneous saccharification and fermentation (SSF) has been investigated extensively, the optimum condition for SSF of wheat straw has not yet been determined. Dilute sulfuric acid impregnated and steam explosion pretreated wheat straw was used as a substrate for the production of ethanol by SSF through orthogonal experiment design in this study. Cellulase mixture (Celluclast 1.5 l and ?-glucosidase Novozym 188) were adopted in combination with the yeast Saccharomyces cerevisiae AS2.1. The effects of reaction temperature, substrate concentration, initial fermentation liquid pH value and enzyme loading were evaluated and the SSF conditions were optimized. The ranking, from high to low, of influential extent of the SSF affecting factors to ethanol concentration and yield was substrate concentration, enzyme loading, initial fermentation liquid pH value and reaction temperature, respectively. The optimal SSF conditions were: reaction temperature, 35°C; substrate concentration, 100 g·L^-1; initial fermentation liquid pH, 5.0; enzyme loading, 30 FPU·g^-1. Under these conditions, the ethanol concentration increased with reaction time, and after 72 h, ethanol was obtained in 65.8% yield with a concentration of 22.7 g·L^-1.