木质纤维原料预处理技术的研究进展

木质纤维是地球上最丰富的可再生资源,木质纤维资源的转化利用已成为必然趋势,而在木质纤维功能转化中预处理技术起着非常重要的作用。文章阐述了木质纤维原料的常用预处理技术,并对其发展前景作了展望。     

木质纤维原料预处理技术

木质纤维原料作为一种可转化为液体燃料的可再生资源,其转化利用已成为必然趋势,而木质纤维原料的预处理是利用木质生物资源生产乙醇的一个重要环节。文章阐述了木质纤维原料的常用预处理技术,并对其发展前景作了展望。     

木质纤维原料酶水解研究进展

木质纤维原料酶水解是利用木质纤维原料生产燃料酒精的关键步骤之一。作者对纤维素酶及其水解木质纤维原料作用机制、纤维素酶的生产、木质纤维原料酶水解的影响因素和木质纤维原料酶水解动力学作了全面综述,并对提高木质纤维原料酶水解效率和降低水解成本的途径进行了讨论。     

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。     

用木质纤维素原料生产燃料乙醇预处理工艺研究进展

预处理是利用木质纤维素原料生产燃料乙醇过程中的关键步骤,其直接影响木质纤维素的水解效率和乙醇的生产成本。目前,对木质纤维素原料的预处理方法主要有物理法、化学法、物理化学法和生物法。文章对以上几种预处理方法的研究进行了简要综述,并对各种方法的优缺点进行了分析和讨论,最后对木质纤维素原料生产燃料乙醇预处理方法进行了展望。     

木糖渣的有机溶剂预处理及酶解性能

木糖渣是玉米芯经稀酸处理提取木糖后的残余物,一般作为燃料焚烧以提供部分热能。由于其含有丰富的纤维素组分,故可通过生物转化来生产多种化工产品,但残渣中大量木素的存在严重抑制了纤维素酶的水解效率。采用一些有机溶剂预处理可将部分木素溶出,因而可改善物料的酶解性能。采用乙醇对木糖渣进行预处理,研究了预处理条件（如温度、时间、固液比等）对木糖渣化学组分和纤维素酶解转化率的影响,并与玉米秸秆和玉米芯等进行了对比。结果表明预处理降低了木糖渣的木素含量,在固液（质量/体积）比1︰8、处理液中乙醇浓度50%（体积）、预处理温度210℃、预处理时间60 min时,木素脱除率为53.26%,预处理后木糖渣在酶解72 h时的纤维素转化率达到84.42%,比预处理前提高 14.58%。研究还发现,与木糖渣相比,有机溶剂乙醇更适合用于玉米芯和玉米秸秆酶解前的预处理。     

木质纤维素原料预处理技术研究进展

燃料乙醇是目前世界上生产和使用规模最大的生物质能源,木质纤维素作为一种可转化为燃料乙醇的可再生资源,预处理工艺是其转化过程中的关键步骤和限制因素。文章阐述了木质纤维原料常用的预处理技术、当前研究较多的有机溶剂预处理技术以及有机溶剂预处理技术存在问题。     

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...     

非水溶剂预处理木质纤维原料研究进展

木质纤维素是目前中国最丰富的可再生资源,但由于其交织的复杂结构阻碍了内部纤维素和半纤维素的后续转化,这促使研究者们去寻求有效的预处理方法以解决目前的困境。近年来,随着预处理溶剂不断被发现和新型溶剂的快速涌现,非水溶剂预处理作为一种新兴的预处理方式在木质纤维素生物炼制中展现出良好的效果和应用前景。本文在系统介绍了各种非水溶剂理化性质和特点的基础上,综述了各种非水溶剂对木质纤维素预处理的作用原理、半纤维素和木质素的去除效果以及对纤维素酶解性能的影响,同时总结归纳了不同非水溶剂预处理的主要优缺点,并对非水溶剂预处理面临的挑战和未来的发展方向进行了展望,以期对未来绿色、低廉、高效的预处理方法提供借鉴和指导。     

纤维素可及性对木质纤维酶水解影响的研究进展

纤维素的可及性是纤维原料中与纤维素酶结合且能够被酶处理的结合位点量,与纤维原料中的粒径和孔隙度有关,纤维素的可及性是影响纤维素酶水解的关键因素。综述了当前纤维素可及性的测定方法,包括氮吸附法、水银压入法、溶质排斥法、蛋白质吸附法、Simons法等,总结了通过提高纤维素可及性来实现高效生物转化的预处理技术,并给出当前生物乙醇转化的可能研究方向。     

酶水解木质纤维材料制取可发酵糖研究进展

本文对木质纤维材料的化学组成、结构特点,纤维素酶和半纤维素酶及影响酶水解的关键因素,如产物抑制、酶学特性、木质素的存在、表面活性剂的使用、酶的回收等进行了综述,对高效酶水解制取发酵糖技术的研究进行了展望。     

植物纤维原料酶水解制取燃料乙醇的研究

综述了植物纤维原料酶水解制燃料乙醇的几种常见预处理方法,两步法发酵和同步糖化发酵,国内外植物纤维酶水解法制燃料乙醇产业化现状并总结了目前酶水解制取燃料乙醇存在的问题及对应的对策。     

NaOH预处理对植物纤维素酶解特性的影响

对NaOH预处理对植物纤维素酶解特性的影响进行了研究,利用红外光谱(IR)对处理前后物料组成变化进行了对比分析。研究结果表明,NaOH预处理对纤维素物料化学组成比例有很大影响;NaOH预处理后,物料中纤维素明显得到润胀,纤维素结晶指数降低,纤维素结晶区受到破坏,再经纤维素酶处理后,结晶指数有所增强;NaOH预处理是一种有效的植物纤维素原料预处理方法,经NaOH预处理后的物料更易于酶解。     

植物纤维在供氢溶剂中的液化反应

用热化学液化方法可以将植物纤维原料液化成为烃、醇、酚、羧酸等多种有机物,这些有机物可做液体燃料和化工原料。使用供氢溶剂,可以起到类似于加氢反应的作用,即封闭液化生成的碎片自由基,防止碎片的重结合形成更难以分解的缩合产物。文章主要综述植物纤维的主要成分纤维素和木质素在供氢溶剂中的液化工艺以及反应的机理,以及催化剂在植物纤维液化中的作用和催化机理。     

碱预处理糠醛渣性质及其纤维素酶解研究

以糠醛渣为原料进行碱法预处理,对比了处理前后的样品成分、结晶度、表面特性、红外谱图的变化以及对纤维素酶解的影响。研究结果表明:经NaOH处理样品,木质素脱除量随着温度升高而增加,120 ℃ 处理后的样品木质素脱除了 10.22 %,而碱性过氧化氢处理样品木质素脱除率达到 12.6 %。NaOH预处理后的样品酶解糖化率随处理温度的升高而降低。每克纤维素加入纤维素酶 12 FPU、纤维二糖酶 15 IU,120 ℃ 经NaOH预处理样品,酶解 72 h 后糖化率为38.6%,比原料糠醛渣低21.0个百分点,而经 60 ℃,6 h 碱性过氧化氢处理后的样品,酶解 72 h 糖化率可达到 86.6 %,比原料糠醛渣高27.0个百分点。NaOH预处理后样品红外谱图检测,证明生成了新的醚键。碱法预处理后的样品结晶度要比未处理的样品的稍高,且表面更加光滑。     

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%。     

吐温-80及碱预处理对饲用稻草木质素含量和纤维素酶解产糖的影响

探讨了添加1‰吐温-80非离子表面活性剂和不同浓度碱预处理对稻草秸秆木质素及纤维素的影响,并对预处理前后的稻草进行了X射线衍射光谱(XRD)分析,从结晶度的变化综合分析了预处理对纤维素酶解的影响。实验结果表明:在30℃下添加1‰吐温-80非离子表面活性剂时,用4%NaOH预处理稻草秸秆,木质素含量降至6.5%(较未处理稻草下降了41.9%),灰分值仅占6.9%,具有较好的粗饲料价值;在121℃(0.1 MPa)下添加1‰吐温-80非离子表面活性剂时,用4%NaOH预处理稻草秸秆,木质素含量降至2.8%(较未处理稻草下降了74.5%),酶解还原糖达到393.9 mg/g,纤维素糖化率为59.3%(较未处理稻草提高了2.4倍)。XRD分析显示,在较温和的条件下,低浓度碱预处理稻草秸秆,对纤维素结晶区带来的影响相对于无定形区弱,不足以引起纤维素结晶度的降低。     

Pretreatment Strategies to Enhance Enzymatic Hydrolysis and Cellulosic Ethanol Production for Biorefinery of Corn Stover

There is a rising interest in bioethanol production from lignocellulose such as corn stover to decrease the need for fossil fuels, but most research mainly focuses on how to improve ethanol yield and pays less attention to the biorefinery of corn stover. To realize the utilization of different components of corn stover in this study, different pretreatment strategies were used to fractionate corn stover while enhancing enzymatic digestibility and cellulosic ethanol production. It was found that the pretreatment process combining dilute acid (DA) and alkaline sodium sulfite (ASS) could effectively fractionate the three main components of corn stover, i.e., cellulose, hemicellulose, and lignin, that xylose recovery reached 93.0%, and that removal rate of lignin was 85.0%. After the joint pretreatment of DA and ASS, the conversion of cellulose at 72 h of enzymatic hydrolysis reached 85.4%, and ethanol concentration reached 48.5 g/L through fed-batch semi-simultaneous saccharification and fermentation (S-SSF) process when the final concentration of substrate was 18% (w/v). Pretreatment with ammonium sulfite resulted in 83.8% of lignin removal, and the conversion of cellulose and ethanol concentration reached 86.6% and 50 g/L after enzymatic hydrolysis of 72 h and fed-batch S-SSF, respectively. The results provided a reference for effectively separating hemicellulose and lignin from corn stover and producing cellulosic ethanol for the biorefinery of corn stover.