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。     

弱碱性亚硫酸盐预处理对甘蔗渣纤维素酶酶解过程的影响

对蔗渣进行了弱碱性亚硫酸盐预处理,并对预处理所得样品进行了纤维素酶酶解糖化。通过测定酶解液中的葡萄糖得率,探讨了预处理条件（亚硫酸钠用量、最高温度和保温时间）对葡萄糖得率的影响,并优化出最佳的预处理工艺条件：亚硫酸钠用量18%,最高温度160℃,保温时间60min,在纤维素酶用量30U/g,液比1∶20,温度50℃,pH4.8的条件下酶解72h,葡萄糖得率达到50.9%,木糖得率23.0%。     

弱碱性亚硫酸盐法预处理蔗渣的研究

为获得较高的还原糖转化率,用正交实验和单因素实验优化了弱碱性亚硫酸盐预处理蔗渣的工艺条件并将预处理后的蔗渣进行高浓磨浆后再进行酶解处理,采用X射线衍射、红外光谱和扫描电镜对比了蔗渣原料纤维、预处理后和酶解后蔗渣纤维的结晶度和形态的变化.结果表明,在NaOH用量1.5％(化学品用量对蔗渣绝干质量而言)、Na2SO3用量10％、液比1∶5、蒸煮最高温度160℃、升温时间1h、保温时间1h的预处理条件下,酶解后的蔗渣还原糖转化率较高,为61.1％(对蔗渣原料).预处理后蔗渣纤维素的结晶度由预处理前的57.1％变为63.3％;酶解后蔗渣纤维素的结晶度由预处理后的63.3％变为55.6％.蔗渣纤维经预处理后和酶解后,各晶面的晶体尺寸增大.红外光谱分析表明,预处理后和酶解后的蔗渣纤维在1037 cm-1处出现了磺酸基的特征峰,说明预处理后蔗渣纤维的部分木素被磺化.预处理后蔗渣纤维表面形成许多微孔,暴露出大量的细小纤维,纤维比表面积增大;酶解后,蔗渣纤维的结构被破坏,有大量的残余块状木素.     

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。     

纤维素酶水解纤维低聚糖的研究

对纤维素酶催化水解纤维三糖、纤维四糖和纤维五糖的规律进行研究。结果表明：相对水解率随低聚糖聚合度增大而降低;中间产物低聚糖和底物低聚糖竞争性与酶作用,产物中低聚合度低聚糖优先被酶催化水解;过大的纤维素酶用量并不能显著增大水解率;相对水解率均随初始低聚糖浓度增大而减小;pH5.0 时,纤维素酶最适温度为55℃。     

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%。     

酶解条件对蔗渣还原糖得率的影响及产物分析研究

研究了两种纤维素酶酶制剂(Ⅰ、Ⅱ)对蔗渣还原糖得率的影响.实验发现复酶的还原糖得率高于单酶的得率.在复酶法中,分步的还原糖得率(60%生物量)略高于一步法(59.0%生物量)得率.酶解液分析表明,蔗渣酶解产物主要有木糖、葡萄糖及少量的果糖和纤维二糖;红外分析表明酶解后残渣的纤维素吸收峰明显减弱,电镜观察得固体残渣表面出现孔洞,结构疏松,但基本框架无很大变化.     

机械预处理对酶解啤酒糟提取阿魏酰低聚糖的影响

啤酒糟经预处理后可以改变其紧密度以及粒径大小,从而影响酶解效率,随着粉碎程度的增加,酶解效率增加,其中,啤酒糟原样经木聚糖酶和纤维素酶水解后,阿魏酰低聚糖(FOs)的得率分别为31.89%和33.41%,木聚糖酶和纤维素酶协同作用后,FOs的得率为47.01%;刀片粉碎后球磨30 min的啤酒糟,经木聚糖酶和纤维素酶水解后,FOs的得率分别为39.49%和50.36%,而经木聚糖酶和纤维素酶协同作用后,FOs的得率增加到了64.00%。实验结果表明,预处理可以提高酶解效率,纤维素酶和β-葡聚糖酶的存在有利于木聚糖酶的作用,从而在一定程度上提高从啤酒糟中提取FOs的效率,初步实现啤酒糟的高值化利用。     

啤酒糟预处理技术

采用蒸汽爆破、超微粉碎、纤维素酶水解预处理技术对啤酒糟进行了预处理,分析了预处理前后啤酒糟纤维形态结构、纤维组分和还原糖的变化,结果表明,蒸汽爆破预处理技术能有效的破坏啤酒糟中的纤维形态结构,降低中性洗涤纤维(NDF)含量,并提高啤酒糟中还原糖的含量;研究并优化了纤维素酶水解啤酒糟的最佳条件是:酶浓度180U/g,底物浓度为10%,温度为50℃,作用时间为6h;蒸汽爆破后的啤酒糟经纤维素酶水解后,还原糖净增量达12.77mg/mL,NDF基本没有变化。     

纤维素酶在不同长度纤维上的吸附行为

纤维素酶在纤维表面上的吸附是纤维素水解糖化的第一步,探讨了纤维素酶在不同长度纤维上的吸附行为。纤维素酶在纤维上吸附约60 min后可达到平衡,且吸附量随初始酶用量的增加而增多。吸附过程遵循Langmuir等温吸附,且纤维素酶在短纤维上具有最大的吸附量,但在长纤维上具有最大的Langmuir吸附平衡常数,说明纤维素酶在长纤维上能更快地达到吸附平衡。对吸附热力学常数的计算表明,纤维素酶吸附是自发、放热过程,且不可逆吸附。纤维素酶在48目纤维上有最大的吸附焓变,在28目纤维上有最大的吸附熵变。     

基于响应面法优化氢氧化钠预处理甘蔗渣的酶解条件

为确定氢氧化钠预处理甘蔗渣的最佳酶解条件,该研究选择经2% NaOH于121 ℃下处理1 h后的甘蔗渣为酶解对象,以预处理甘蔗渣的总可发酵糖得率为评价指标,采用单因素试验和响应面法优化酶解条件,建立了总可发酵糖得率与纤维素酶量、酶解时间和酶解转速之间的数学模型。结果表明,对结果影响的3个因素主次顺序为酶解时间＞纤维素酶添加量＞酶解转速,其中纤维素酶添加量分别与酶解时间和酶解转速存在显著的交互作用（P＜0.05）。最佳酶解条件为纤维素酶添加量31 FPU/g底物,酶解时间96 h,酶解转速180 r/min。此优化条件下,甘蔗渣总可发酵糖得率为55.37%。     

甘蔗渣纤维表面Zeta电位变化特性及其对酶水解效果的影响

将纤维素原料降解为可发酵糖是木质纤维素生物质生物转化乙醇过程中的重要环节,通过对原料的预处理可以提高纤维素酶的催化效率.本文通过改变甘蔗渣纤维的尺寸、添加多聚磷酸盐等方法,发现均能改变蔗渣纤维的表面Zeta电位.初步研究了其Zeta电位变化规律及Zeta电位的变化对纤维素酶水解效果的影响,并对Zeta电位的变化影响纤维...     

甘蔗渣活性氧脱木素及其对纤维素酶解的影响

本文以温度、氧压、H2O2浓度和镁基氧化物的用量作为单因素实验条件,采用活性氧对甘蔗渣进行脱木素,然后进行纤维素酶解实验.探讨活性氧脱木素的效果及其对酶解效果的影响.结果表明,甘蔗渣经过活性氧脱木素后,木素脱除率高达96.23％,酶水解得率达到52.36％.甘蔗渣经过活性氧预处理后,大量木素脱除,有利于纤维素酶水解.     

Bioethanol production from ball milled bagasse using an on-site produced fungal enzyme cocktail and xylose-fermenting Pichia stipitis

Sugarcane bagasse is one of the most promising agricultural by-products for conversion to biofuels. Here, ethanol fermentation from bagasse has been achieved using an integrated process combining mechanical pretreatment by ball milling, with enzymatic hydrolysis and fermentation. Ball milling for 2 h was sufficient for nearly complete cellulose structural transformation to an accessible amorphous form. The pretreated cellulosic residues were hydrolyzed by a crude enzyme preparation from Penicillium chrysogenum BCC4504 containing cellulase activity combined with Aspergillus flavus BCC7179 preparation containing complementary β-glucosidase activity. Saccharification yields of 84.0% and 70.4% for glucose and xylose, respectively, were obtained after hydrolysis at 45 °C, pH 5 for 72 h, which were slightly higher than those obtained with a commercial enzyme mixture containing Acremonium cellulase and Optimash BG. A high conversion yield of undetoxified pretreated bagasse (5%, w/v) hydrolysate to ethanol was attained by separate hydrolysis and fermentation processes using Pichia stipitis BCC15191, at pH 5.5, 30 °C for 24 h resulting in an ethanol concentration of 8.4 g/l, corresponding to a conversion yield of 0.29 g ethanol/g available fermentable sugars. Comparable ethanol conversion efficiency was obtained by a simultaneous saccharification and fermentation process which led to production of 8.0 g/l ethanol after 72 h fermentation under the same conditions. This study thus demonstrated the potential use of a simple integrated process with minimal environmental impact with the use of promising alternative on-site enzymes and yeast for the production of ethanol from this potent lignocellulosic biomass.     

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。     

纤维废弃物发酵生产酒精的工艺研究

以纤维废弃物为原料,采用纤维素酶降解糖化发酵生产酒精.结果表明:甘蔗渣经1.0%稀硫酸121℃保温2 h预处理后,采用40 U/g纤维素酶,50℃,pH=5.0,酶解120 min,得糖率为36.8%.由正交试验分析可知,用酿酒酵母发酵生产酒精的最佳条件为:发酵时间72 h,发酵温度为28℃,酵母接种量1.00%,在此条件下,酒精产率为15.31 g/g;4个因素对酒精产率的影响,其重要性顺序依次为发酵时间>发酵温度>酵母接种量>纤维素酶用量.     

超低温微体化处理白桦木质纤维素糖化工艺研究

采用超低温冷冻结合超微粉碎的方法对白桦木质纤维素进行预处理,并用纤维素酶对由预处理获得的超微粉体进行酶解,以提高其糖转化率,得到白桦木质纤维素最佳糖化条件:温度45℃,pH值4.8,酶用量20IU/g,糖化率为31.78%,还原糖产量为243.67 mg/g(底物)。较未经过预处理的白桦木质纤维素糖转化率提高了28.68%。