甘蔗渣的酸催化常压甘油有机溶剂预处理及其酶解

预处理可以打破木质纤维素原料纤维素、半纤维素和木质素三大组分间的顽抗结构,从而提升纤维素基质可酶解性。本文针对目前常压甘油有机溶剂预处理花费时间过长的问题,尝试开展酸催化的常压甘油有机溶剂预处理研究以缩短预处理时间。实验通过单因素选择和响应面Box-Behnken设计优化,获得酸催化常压甘油有机溶剂预处理的最佳条件为：预处理温度245℃,预处理时间38min,硫酸添加质量0.1%。在此条件下获得基质48h酶解率的响应面预测值为94.0%,实际值为91.4%。结果表明响应面优化方案和回归模型适用于本实验,预处理显著提高了基质可酶解性。高浓度基质（15%～20%）酶解进一步证明了预处理后基质具有突出的可酶解性,20%浓度基质在酶载量5FPU/g干基质条件下批次酶解72h,酶解率达60%,葡萄糖浓度达83.4g/L。酸催化常压甘油有机溶剂酸预处理在明显缩短预处理时间的同时,能显著提高木质纤维素基质可酶解性,使后续工业化意义的浓醪酶解糖化成为可能。     

铁盐对玉米秸秆稀酸预处理及酶解的影响

常压下在0.8%硫酸水溶液中加入适量硫酸铁对玉米秸秆粉于80～100℃搅拌、蒸煮回流预处理,反应对原料中纤维素成分破坏程度小,有效促进半纤维素水解,并对随后酶解有明显促进作用.当底物/溶液比为1∶15 g/mL,铁盐浓度为1.0mmol/L、处理4 h时效果较好,纤维素转化率可由46.9%提高到51.3%,酶水解初始速率由15.0 mg/(g?h)(指单位时间内单位质量干料所产生的还原糖)提高至17.9 mg/(g?h).     

玉米秸秆半纤维素制备木糖醇的研究

首先采用无污染的碱性过氧化氢法研究了半纤维素的分离与提取,然后对提取的半纤维素分别进行化学水解和酶水解比较,最后研究了水解液发酵制备木糖醇。结果表明,半纤维素分离提取的优化参数为:2%过氧化氢,2%氢氧化钠,加热时间4 h,反应温度75℃。使用CF3COOH水解半纤维素所得木糖含量为67%~73%,水解率为76%~84%,稀盐酸预处理半纤维素再化学水解所得木糖含量高达88%,水解率上升至大约90%。半纤维素的酶水解实验表明,木聚糖酶的水解专一性高于半纤维素酶,木聚糖酶水解率为38%~60%。在水解液发酵实验中,酶水解液的木糖醇转化率高于化学水解液。另外,通过浓缩半纤维素水解液,提高发酵液的木糖初始浓度,有利于菌株生长,可以提高木糖醇转化率。研究对于玉米秸秆半纤维素制备化学品具有一定的指导意义。     

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。     

玉米芯稀酸预处理和分步糖化与发酵工艺生产燃料乙醇的中试研究

利用正交试验在中试水平考察了玉米芯的稀硫酸预处理和分步糖化与水解生产乙醇的工艺。结果:最佳预处理工艺为稀硫酸浓度1.1%,温度120℃,固液比1∶8,时间3 h;酶解糖化最佳工艺为:起始底物浓度180 g/L,滤纸酶活:纤维二糖酶活=20 IU/g底物:7 IU/g底物,pH=5.0,48 h;利用运动发酵单胞菌发酵酶解液,35℃,48 h,发酵液中乙醇浓度最高67.8 g/L。     

两种水解体系对工业糠醛渣纤维素水解研究

探究并对比了稀酸和醇酸两种水解体系对工业糠醛渣纤维素的水解情况。在稀酸水解体系中,当硫酸浓度8%、水解温度101℃、水解时间3 h,纤维素水解率42.4%、葡萄糖产率27.8%、收率72.2%,在此酸浓度条件下,探究了酸醇体系的乙醇用量对糠醛渣纤维素水解的影响。在酸浓度8%、乙醇浓度40%、水解温度83℃、水解时间2.5 h下,纤维素水解率60.1%、葡萄糖产率50.9%、收率79.1%。与稀酸水解体系相比较,醇酸体系纤维素水解率提高29.4%,葡萄糖产率提高45.4%、收率提高9.6%,水解时间减少0.5 h,水解温度降低18℃。     

D-氨基葡萄糖盐酸盐的虾壳合成及其含量的紫外分光光度法测定

由预处理后的虾壳制备几丁质,以盐酸水解制得D-氨基葡萄糖盐酸盐,优化水解工艺,得到最佳工艺条件:水解盐酸浓度11.7mol/L,水解温度95℃,水解时间4h,收率63%,采用紫外分光光度法测定样品中D-氨基葡萄糖盐酸盐的含量为94.6%。     

NaOH冷冻-HCl再生预处理辅助碳基固体酸水解纤维素研究

本研究以提高纤维素转化率和还原糖得率为目标,以玉米秸秆制备的碳基固体酸为催化剂,采用Na OH冷冻-HCl再生为预处理方法,考察了预处理过程中Na OH浓度及纤维素水解过程中水解温度和水解时间对纤维素水解效果的影响。结果表明,在水解温度180℃、水解时间3h、纤维素0.15g、催化剂用量0.45g的条件下,纤维素水解还原糖得率38.78%,纤维素的转化率45.6%,与相同工艺条件下未经预处理的纤维素相比,还原糖得率及纤维素转化率分别提高了30.88%和31.1%,说明Na OH冷冻-HCl再生处理纤维素能够辅助提高碳基固体酸催化水解纤维素的效率。     

碳酸钠预处理对麦草酶水解糖化的影响

麦草是一种具有很大潜力的制取生物乙醇的可再生木质纤维素原料。文章探讨了碳酸钠预处理预浸时间、保温时间、碳酸钠用量对麦草化学成分及酶水解效率的影响。结果表明,延长碳酸钠预处理保温时间对木质素脱除无明显影响,但浆料得率和酶水解总糖转化率有所下降;合理的预浸时间为30 min,继续延长预浸时间对预处理浆料酶水解总糖转化率无促进作用;增加预处理Na2CO3用量有助于促进木质素的脱除,大部分碳水化合物保留在浆料中。在8% Na2CO3(Na2O计)用量下,麦草于80℃预浸30 min后升温至130℃,不保温所得到的浆料在纤维素酶用量为20 FPU/g(对纤维素)时,其总糖转化率为60%。     

自水解预处理对稻草化学成分及酶解性能的影响

研究了自水解处理对稻草秸秆主要化学成分及酶解糖化效率的影响。结果显示:在100～160℃下对稻草进行自水解预处理,酸溶木质素的脱除程度随着自水解温度的升高而增大,而Klason木质素含量几乎没有变化,几乎全部SiO2仍然保留在预处理后草片中;稻草高聚糖的降解程度随着自水解温度的升高而增加,但由于自水解液酸性较弱,大量高聚糖仍保留在草片中;自水解预处理有利于促进稻草的酶解糖化,随着自水解预处理温度的升高和酶用量的增大,酶解液中各种聚糖得率均有不同程度的提高,但自水解温度的影响显得更为重要;经160℃自水解预处理的稻草在40 FPU/g混合酶用量下,葡聚糖和木聚糖的总转化率约为68%和45%,总糖转化率近60%。     

Use of membrane separation in enzymatic hydrolysis of waste paper

A three-stage process containing phosphoric acid pretreatment, enzymatic hydrolysis, and membrane filtration was performed on waste paper as a lignocellulosic material. In the first two stages, the effect of phosphoric acid concentration, enzyme loading, hydrolysis time, and substrate concentration on the amount of products was investigated. At the third stage using a proper membrane, the effect of substrate concentration and transmembrane pressure (TMP) on yield of the reducing sugars was studied. The novelty of the present study was to demonstrate the application of ultrafiltration membrane on the enzymatic hydrolysis process of waste paper. The reducing sugars concentration was determined by using the 3,5-dinitrosalicylic acid (DNS) reagent method. According to the results, a value of 0.5% was determined as the optimum concentration for phosphoric acid in the pretreatment stage. The reducing sugars yield was obtained as 67.4% in this concentration. Moreover, for the enzymatic hydrolysis of waste paper, the suitable amounts of cellulase enzyme loading and hydrolysis time were determined as 50 mg/g substrate and 48 h, respectively. In the filtration stage, increase of substrate concentration and decrease of TMP resulted in higher rejection of the reducing sugars. The experimental results revealed that the highest rejection was 19.2% at TMP of 3 bar and substrate concentration of 100 g/L.     

低共熔溶剂预处理提高甘草渣酶解效果优化

近年来，低共熔溶剂（deep eutectic solvent，DES）以易制备、成本低、易回收等优势，在生物质预处理方面受到广泛关注。本研究以氯化胆碱为氢键受体，乙醇胺为氢键供体，合成DES，研究了不同温度、时间和固液比预处理条件对中药渣组分和酶解效果的影响。结果表明：固液比1∶20、120℃、预处理4h后原料中木质素去除率达到78.42%，纤维素回收率为83.89%。随后对不同条件下所得底物进行酶水解，反应96h后发现，较优条件下所得底物酶解效率为78.57%，较未处理中药渣（30.40%）提高了1.58倍。类分形动力学分析表明，预处理温度对酶解效果影响最大。SEM、XRD和FTIR检测发现，预处理后底物形貌、结晶指数和官能团变化有利于酶解效果的提高。     

皇竹草稀硫酸预处理研究

研究了中低温稀酸预处理对皇竹草化学组成变化、纤维素酶水解得率与总糖得率的影响,并采用扫描电镜(SEM)对皇竹草纤维结构变化进行了分析.结果表明,随着硫酸浓度的增大、温度的升高和时间的延长,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.较好的预处理条件为100 g皇竹草原料,在固液比1:5(g:mL)条件下,用质量分数4.0%硫酸在温度110 ℃下,经过8 h预处理后,纤维素保留率为87.48%,半纤维素水解率为93.68%,所得固体渣经纤维素酶水解72 h后得率为86.3%(纤维素酶用量40 FPIU/g,以纤维素质量计),100 g原料可得到总糖量为54.53 g.预处理后皇竹草纤维表面和细胞壁受到破坏,表面积增大,有利于纤维素酶水解作用的进行.     

An approach to optimization of enzymatic hydrolysis from sugarcane bagasse based on organosolv pretreatment

BACKGROUND: The organosolv pretreatment followed by enzymatic hydrolysis of the pretreated material and subsequent fermentation of the hydrolysate produced, was the strategy used for ethanol production from sugarcane bagasse. The effect of different operational variables affecting the pretreatment (the catalyst type and its concentration, and the pretreatment time) and enzymatic hydrolysis stage (substrate concentration, cellulase loading, addition of xylanase and Tween 20, and the cellulase/β‐glucosidase ratio), were investigated. RESULTS: The best values of glucose concentration (28.8 g L^?1) and yield (25.1 g per 100 g dry matter) were obtained when the material was pretreated with 1.25% (w/w) H₂SO₄ for 60 min, and subsequently hydrolyzed using 10% (w/v) substrate concentration in a reaction medium supplemented with xylanase (300 UI g^?1) and Tween 20 (2.5% w/w). Fermentation of the broth obtained under these optimum conditions by Saccharomyces cerevisiae resulted in an ethanol yield of 92.8% based on the theoretical yield, after 24 h. CONCLUSION: Organosolv pretreatment of sugarcane bagasse under soft conditions, and subsequent enzymatic hydrolysis of the pretreated material with a cellulolytic system supplemented with xylanase and Tween 20, is a suitable procedure to obtain a glucose rich hydrolysate efficiently fermentable to ethanol by Sacharomyces cerevisiae yeasts. Copyright © 2010 Society of Chemical Industry     

水热预处理竹子促进酶解的效果及其影响因素

采用间歇式水热预处理装置,研究了水热预处理用于竹子的酶解规律,探讨了不同温度、处理时间、纤维素酶添加量及原料种类对促进竹子酶解的效果及其影响。结果表明水热预处理能显著提升竹子的酶解率,在优化条件190℃、10 min水热预处理,添加15 FPU·(g葡聚糖)^-1纤维素酶,72 h葡聚糖与木聚糖酶解率分别为74.3%、54.0%,提高到原来的3.5倍和4.7倍。过高的预处理温度与过长的预处理时间都将导致木糖大量降解和部分葡萄糖降解,使单糖总量下降。纤维素酶的添加量从15 FPU·(g 葡聚糖)^-1提高到60 FPU·(g 葡聚糖)^-1,可使未作预处理和水热预处理竹子的总糖回收率分别提高21.5%和9.9%,其促进酶解的作用远低于预处理的效果,通过预处理增大酶的可及性是提高酶解率的关键。水热预处理对于生物质原料具有选择性,不同的竹子原料具有显著不同的效果。     

废纸脱墨浆预处理及其酶解性能研究

以预处理后的废纸脱墨浆为底物,纤维素酶和纤维二糖酶为水解酶,研究了不同预处理方法（包括Na₂SO₃、H₂O₂、HCl）对酶解得率的影响。结果表明：与原料相比,3种预处理方法都不同程度地提高了纤维素含量,增加底物的比表面积,降低纤维素的结晶度,促进酶水解;其中,H₂O₂预处理后的废纸脱墨浆的酶解得率最高,为91.67%,其次是亚硫酸钠预处理和盐酸预处理,得率分别为87.57%和82.49%。