离子液体预处理对玉米秸秆酶解效率的影响

离子液体作为一种可应用于木质纤维素预处理的新型绿色溶剂,以其处理效率高、环境友好等优势越来越受到人们的关注。采用4种离子液体:1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐([Emim]Ac)、1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐([Amim]Cl)、1-丁基-3-甲基咪唑硫酸氢盐([Bmim]HSO4)、1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐([Bmim]BF_4),处理玉米秸秆,比较预处理后物料的酶解效果,并考察预处理后秸秆的成分、表面形态和结构的变化对酶解效率的影响,以探究离子液体预处理提高酶解效率的机制。结果表明,[Emim]Ac、[Amim]Cl、[Bmim]BF_4等3种离子液体在130℃下处理玉米秸秆1.5 h均可以在一定程度上去除木质素,有效地打破木质素与半纤维素的连接键,提高酶解效率。其中,[Emim]Ac具有较好的木质素选择性脱除效果,使木质素去除率达54.47%,有效破坏了包裹着纤维素的致密网状结构,增加物料的表面粗糙度,同时使纤维素由晶型I转变为更易酶解的晶型II,使预处理后秸秆的酶解效率提高到91.20%,是预处理前酶解效率的4.77倍。     

氧气-离子液体预处理对麦草酶解效率的影响

以麦草为原料,探讨了氧气(O2)-离子液体(1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐,[Emim]Ac)预处理工艺条件,以期提高麦草的酶解效率。结果显示,较适宜的O2-[Emim]Ac预处理条件为:固液比1∶1.5,氧压0.4 MPa,温度130℃,处理时间6 h。在此条件下,经过O2-[Emim]Ac预处理的麦草酶解(酶解条件为:纤维素酶用量30 U/g原料,酶解时间72 h)还原糖得率为65.1%,高于未经预处理麦草酶解还原糖得率5倍以上。扫描电镜、X射线衍射和红外光谱分析表明,O2-[Emim]Ac预处理后麦草纤维表面粗糙,孔隙增加,结构疏松,结晶度降低12.6%。     

离子液体预处理对纸浆物理性能的影响

离子液体是近年发展起来的绿色溶剂,在诸多领域有广泛的应用。其作为一种相对友好的溶剂和催化剂正在被人们认识和接受。本文通过1-丁基-3-甲基咪唑氯盐(BmimCl)离子液体对纸浆进行预处理,发现离子液体预处理后对纸浆物理性能的影响。     

无机盐预处理对棉秆酶水解的影响

利用无机盐对棉秆原料进行预处理,使部分木素和半纤维素溶出,从而提高酶水解效率。采用不同用量的硫酸、亚硫酸以及添加无机盐对棉秆进行预处理,分离固液相,测定木素脱除率、戊聚糖溶出率,将固相物质在50℃下进行酶水解,测定酶水解转化率;对实验过程中的葡萄糖、戊聚糖、木素进行物料衡算。结果表明:用硫酸对原料进行预处理时,添加亚硫酸氢钠能在原有的基础上,进一步提高木素的脱除率和酶水解的转化率;用亚硫酸对原料进行预处理时,添加氯化钠后,随着氯化钠添加量的增加,木素脱除率和酶水解转化率呈现下降的趋势;用氯化铁、氯化锌对原料进行预处理时,木素脱除率和酶水解转化率都很低。     

胆碱脂肪酸盐离子液体预处理水稻秸秆提高多糖酶解反应的研究

木质纤维素预处理是生物精炼制备生物能源的关键步骤之一。近年来,离子液体预处理木质纤维素逐渐受到人们的关注。本研究通过中和反应合成了7种胆碱脂肪酸盐离子液体,并用于水稻秸秆预处理。在25℃下,这些离子液体的粘度介于74~488 c P。结果表明,经这些生物离子液体预处理后,水稻秸秆中的多糖酶解效率得到了显著提高。并且,离子液体的预处理效果依赖于阴离子链长。其中,[胆碱][丁酸盐]为最适水稻秸秆预处理溶剂。在90℃下经[胆碱][丁酸盐]离子液体预处理6 h后的水稻秸秆酶解后,葡萄糖和木糖收率分别达70.62%和41.47%。这类离子液体能选择性从水稻秸秆中除去大量木质素和部分木聚糖,而不会改变纤维素的晶体结构,从而显著提高后续酶解效率。     

氯化铁预处理蔗渣及其对后续酶解的影响研究

用FeCl3溶液预处理蔗渣,运用Box-Behnken Design(BBD)设计,考察预处理的影响因子分别为:FeCl3预处理保温时间、反应温度、FeCl3浓度以及表面活性剂吐温80添加量,并对预处理蔗渣进行纤维素酶水解糖化。不同预处理条件对蔗渣各组分溶出及后续酶解产生显著影响。用傅立叶红外光谱(FTIR)分析了预处理前后化学结构变化。实验结果显示氯化铁溶液预处理能十分有效提高蔗渣酶解糖化效果,以总的葡聚糖产率为响应值优化预处理条件,得出较佳的预处理条件为:氯化铁浓度为0.05mol.L-1,吐温80用量1.00%(w/v),保温温度为180℃,保温时间为60min。     

以离子液体为介质制备木素酰化物

探究反应温度、反应时间、冰乙酸用量对木素酰化的影响,以木素酰化物的疏水性(即瞬时接触角)变化为实验指标,确定出木素在离子液体中酰化的最佳工艺条件:反应温度120℃,反应时间2 h,木素与冰乙酸质量比1:7。在优化条件下进行多次重复实验,得到产物的瞬时接触角105°,疏水基团增多,初步认为木素被酰化;同时对木素及酰化物、离子液体及回收的离子液体进行了FR-IR表征。     

NaOH预处理对甘蔗渣成分和酶解效率的影响

利用NaOH预处理甘蔗渣,通过不同浓度、温度、固液比和处理时间对甘蔗渣成分含量、固体得率、物理结构和酶解效率进行了研究。结果表明:NaOH浓度、预处理温度和预处理时间是影响甘蔗渣成分的关键因素。当NaOH浓度为13%、处理温度为70℃、处理时间为50 min时,半纤维素含量由原来的17.43%分别下降到9.87%、8.25%和10.17%;纤维素含量由原来的48.32%分别下降到37.56%、35.65%和38.25%;木质素含量由原来的18.75%分别下降到15.23%、15.98%和15.23%。处理温度对固体得率影响较大,在30℃时,甘蔗渣固体得率最高为98.25%;在50℃时,甘蔗渣固体得率最低为54.2%,而浓度、固液比和处理时间影响相对不明显。不同碱浓度、温度、固液比和处理时间对甘蔗渣物理结构都有不同程度的影响,处理后的甘蔗渣物理结构受到破坏,内部结构变得疏松多孔。根据酶解效率实验得出的最佳预处理条件为:浓度10%、温度50℃、固液比1︰16、处理时间30min,在此条件下预处理甘蔗渣产物还原糖质量分数在16%左右。     

离子液体在木质纤维素预处理中的应用

如今,木质纤维素的预处理正在不断地得到重视。离子液体是一种新型预处理方法。本文介绍木质纤维素的结构、各种木质纤维素预处理技术的优缺点,然后对离子液体作为溶剂进行概述,最后阐述离子液体预处理木质纤维素效果的研究现状。     

酶在离子液体中的催化反应研究综述

综述了脂肪酶、蛋白酶、氧化还原酶、纤维素酶和糖苷酶在离子液体中的催化反应特性:与有机溶剂中的酶反应相比,在离子液体中大多数酶表现出较高的催化活性、稳定性和选择性,也能提高产物产率,且离子液体可循环使用.指出,今后应着力于研究离子液体中生物催化反应的机理、离子液体的结构与性质之间的关系、离子液体与酶的相互关系、酶在离子液体中的反应特征及特性变化等.     

离子液体对羊毛纤维的改性作用

为提高羊毛纤维的染色性能,采用对角蛋白具有溶解能力的1-丁基-3-甲基咪唑氯盐离子液体对羊毛纤维进行改性.通过研究不同时间预处理对纤维表面形态及其弱酸染料上染速率的影响可以发现:羊毛纤维经过离子液体处理后,表层鳞片遭到破坏,染色性能得到较大改善,而且随着处理时间的延长,鳞片破坏程度加深,上染率及上染速率都得到提高,可以实现低温染色.     

离子液体[Bmim]Cl预处理对两种高结晶多糖酸水解的影响

以酵母β-葡聚糖和凝结多糖这两种高结晶多糖为研究对象,采用偏光显微镜、X射线衍射(XRD)和DNS法研究了离子液体[Bmim]Cl预处理对多糖结晶结构和酸水解效率的影响。XRD图谱分析发现,[Bmim]Cl预处理后酵母β-葡聚糖和凝结多糖的结晶度明显下降。离子液体[Bmim]Cl预处理酵母β-葡聚糖和凝结多糖显著提高其酸水解效率。在4mol/LTFA及100℃条件下,酵母β-葡聚糖(水解时间2h)和凝结多糖(水解时间3h)酸水解产物中还原糖的含量分别为84.36g/100g和96.07g/100g,明显高于未经离子液体处理的53.44g/100g和46.80g/100g。     

增溶预处理对面筋蛋白功能性质和酶解效率的影响

采用低浓度尿素和添加少量乙醇对小麦面筋蛋白进行预处理,旨在提高其溶解性,改善其功能性质以及酶解特性,从而拓宽应用范围.结果表明:尿素预处理使面筋蛋白质溶解度从8%提高到45%左右,尿素-乙醇预处理提高到40%,乙醇预处理提高到38.8%.乙醇、尿素预处理均利于水解度的提高,尿素-乙醇预处理则不利于水解度的提高.各种预处理对其起泡性都有显著提高,尿素对泡沫稳定性的改善效果显著,60 min后仍维持有80%以上的起始泡沫体积,而对乳化性和乳化稳定性的改善作用次于未处理的.酶解产物螯合亚铁离子能力结果表明预处理能显著提高其螯合能力,水解度(DH)越大螯合能力越大.DH 15%的酶解产物中,0.5 mol/L尿素预处理5 h结果最佳,提高至92.3%.     

亚硫酸铵预处理提高麦草备料废渣的酶水解效率

为高效经济利用制浆厂的备料废渣,研究了亚硫酸铵预处理对麦草备料废渣主要化学成分及酶水解糖化效率的影响。结果表明,原料的木素脱除率随预处理温度升高和亚硫酸铵用量增加而提高,半纤维素的降解受温度影响较大,纤维素在预处理中几乎没有降解。在本研究范围内,随着预处理强度的增大,碳水化合物的酶水解糖转化率先上升后下降,相比于提高温度,增加亚硫酸铵用量对提高酶水解效率的影响更为显著。麦草备料废渣在165℃下用16%亚硫酸铵预处理,经PFI磨磨浆得到的底物,其酶水解(以聚葡萄糖为基准的酶用量为40 FPU/g)聚葡萄糖和聚木糖转化率分别为88.9%和44.9%,总糖转化率为67.0%。     

热预处理对蓝蛤酶解及酶解液呈味特性的影响

以水解度、可溶性肽、呈味核苷酸、谷氨酸含量、滋味轮廓(电子舌分析)等为指标,在确定适宜蛋白酶种类的基础上,探究酶解前不同加热预处理条件(加热温度50、70、90、100、121℃和时间5、10、15、20、25、30 min)对蓝蛤酶解特性及酶解物呈味特性的影响,以期为贝类海鲜调味料呈味基料制备技术的创新提供参考。结果表明:采用质量比2∶1的中性蛋白酶与风味蛋白酶组合酶解,酶解液呈味特性良好。随着预处理温度的升高,酶解液水解度、可溶性肽含量、呈味核苷酸、谷氨酸含量、鲜味值均呈先下降后上升趋势,而苦味值则呈波动趋势。延长热预处理时间不利于蓝蛤蛋白的水解和呈味物质的积累,但有利于降低苦味值。加热预处理一定程度上可以改善蓝蛤酶解液的整体风味和色泽,较优的预处理条件为加热温度70℃、加热时间10 min。     

杨木废弃物湿氧化预处理提高酶解效率的工艺研究

对杨木废弃物制生物燃料的湿氧化预处理条件进行优化实验.研究表明,湿氧化预处理杨木废弃物的最佳工艺为:初始pH值10,温度195℃,最佳保温时间15 min,氧压1.2 MPa.所得物料得率为51.7％.酶解优化工艺条件为:酶解温度49℃,酶解时间56 h,酶用量38 FPU/g.其他条件为:pH值4.8,固液比1∶50,酶解纤维素转化率为96.4％.湿氧化预处理过程使原料中的半纤维素含量由18.7％降到1.43％,Klasson木素含量由23.6％降到13.5％;木素溶出率为43％,半纤维素溶出率为92％.X射线衍射分析显示原料的结晶度从57.4％降到了54.8％;扫描电镜显示湿氧化预处理后纤维的细纤维化程度增强;高效液相色谱显示预处理分离液中木糖含量较高,并含有单糖降解产物如乙酸、甲酸和糠醛等单糖降解产物.湿氧化预处理可以较大幅度地降解或脱除原料中的木素和半纤维素,改变原料的结晶结构,增加了可酶解性,提高了物料中纤维素转化率.     

蒸汽爆破预处理对芦苇酶解糖化的影响

芦苇适应性广、生物产量高,是一种很有潜力的可再生能源作物,但芦苇质地紧密,难以直接酶解,该研究采用蒸汽爆破对芦苇进行预处理,并对稀硫酸、NaOH及稀H2SO4-蒸汽爆破预处理液及酶糖化液糖组分进行比较分析.结果表明,稀H2SO4-蒸汽爆破预处理效果最好,1％ H2SO4浸泡芦苇10h,2.0MPa-120s汽爆处理,预处理糖化率为37.8％,酶解糖化率达82％;糖液组分分析也显示,稀H2SO4-蒸汽爆破预处理能得到更多的可发酵糖,酶解液糖浓度31.22mg/mL,葡萄糖和木糖含量分别占52.75％和43.39％.     

糠醛渣的预处理、酶解优化及同步糖化发酵

以碱性过氧化氢（AHP）预处理的糠醛渣为原料进行酶解,有效地提高糖转化率。结果表明,在10%底物浓度下,24 h葡萄糖的 转化率达到了96.46%,比未预处理组提高了37.44%。 通过Mixture设计,确定了酶解的最优加酶量,即纤维素酶96%、半纤维素酶2%、 果胶酶2%。 对AHP预处理过的糠醛渣进行水洗能有效去除酶活抑制物,较未水洗组,24 h葡萄糖转化率提升了18.23%。 通过正交试验 优化糠醛渣同步糖化发酵（SSF）生成乙醇的条件为：反应温度38 ℃,pH 4.6,加酶量30 mg酶蛋白/g葡聚糖,酵母接种量10%。 在此最佳 条件下,糠醛渣同步糖化发酵96 h生成乙醇为理论转化率的88.64%。     

Box-Behnken法优化玉米秸秆预处理工艺对酶解糖化的影响

为促进生物炼制产业发展,提高玉米秸秆酶解糖化效率,运用Box-Behnken试验设计优化预处理工艺,研究硫酸质量分数、反应时间、反应温度和固液比四个因素对半纤维素水解率的影响规律,并结合扫描电子显微镜、红外光谱仪、X-射线衍射仪分析玉米秸秆微观形貌、结构等指标。结果表明：玉米秸秆预处理最佳工艺为反应温度100℃、硫酸质量分数1.2%、反应时间120 min、固液比1∶9（g∶mL）,在此条件下半纤维素水解率为84.93%,木质素脱除率为46.15%,预处理水解液还原糖质量浓度为2.04 g/100mL,木糖产率为74.22%,87.89%纤维素保留在固体部分,经72 h酶解反应酶解率达到85.79%,未处理玉米秸秆酶解率仅为32.25%。