木质纤维素微波强化预处理方法的初步研究

以水稻秸秆为原料,采用微波辐射联合小分子有机酸预处理手段,考察了微波强度、酸质量分数、微波时间、固液比对木质素的移除和经预处理底物的酶水解效果的影响。通过正交实验确定了各因素的影响次序为:酸质量分数固液比微波时间微波强度。在最佳的预处理条件下(柠檬酸质量分数为20%,固液比为1∶20,微波时间为8 min,微波强度为600 W),酶水解96 h后的还原糖产率可达50.6%,比未处理的秸秆(22.5%)提高了28.1%。随后对最佳条件下处理的底物进行了一系列酶水解条件的优化,确定了酶水解的最优条件,即底物质量浓度为20 mg/m L,控制添加的酶的总蛋白量为20 mg,纤维素酶∶β-葡萄糖苷酶∶木聚糖酶蛋白量比为1∶1∶2,最佳表面活性剂吐温-80的质量分数为2%,此时的还原糖产率可达58.4%,比未优化的有明显的提高。     

玉米秸秆酶水解条件的优化研究

采用响应曲面法对玉米秸秆酶水解反应进行了评价,从而确定玉米秸秆酶水解反应的优化条件为底物中酶浓度57.5 FPU/g,底物质量浓度64.7 g/L,温度48℃,pH值4.8,反应时间49 h。在此条件下,每100 g底物还原糖产量为46.34 g,与模型预测值46.43 g底物非常接近。与单因子实验相比,酶浓度降低了2.5 FPU/g,底物质量浓度提高了14.7 g/L,反应时间缩短了23 h,还原糖产量提高10.41%。响应曲面法优化玉米秸秆酶水解是合理有效的,得到的优化条件有利于玉米秸秆的转化生产还原糖。     

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。     

响应面法优化水/醇处理后汽爆玉米秸秆酶解

为了提高水/醇处理后汽爆玉米秸秆的酶解还原糖产率,对其酶解条件进行了优化。通过响应面优化法确定了底物质量浓度为53.28 g/L,纤维素酶用量为53.32 FPU/g,酶解时间为60.45 h时,还原糖产率可达672.36mg/g,与秸秆物料及汽爆后物料相比,酶解还原糖产率分别提高了170.46%和28.97%。化学组分及结构形貌分析表明,汽爆水/醇处理后物料纤维素含量显著增加,物料相对结晶度增高,其结构更有利于纤维素酶分子的吸附。     

苦瓜残渣发酵制备乙醇和提取果胶

制备乙醇和提取果胶是实现苦瓜残渣资源化利用的重要途径,本文主要研究纤维素酶水解制还原糖,并用商用干酵母作为发酵菌种发酵还原糖液制备乙醇及采用化学法对苦瓜二次残渣提取果胶,重点考察实验因素对还原糖产率、乙醇产率和果胶提取率的影响。研究表明,在酶用量0.05g_酶/g_(残渣)、料液比1∶20(g/L)、pH值4.5、水解温室50℃和时间72 h条件下,还原糖产率62.42%;在酵母接种量4.0%、pH值4.8、发酵温度32℃和时间48 h条件下,苦瓜残渣制备乙醇的产率为11.60%;在料液比1∶20(g/m L)、pH值2.0、提取温度60℃和时间3 h的条件下,苦瓜二次残渣提取果胶的提取率为3.55%。     

超/亚临界水两步法水解玉米秸秆制备还原糖

以玉米秸秆为原料,采用两种间歇式反应器,对其在超/亚临界水条件下的水解行为进行研究,重点考察了反应温度、反应时间对还原糖产率和液化率的影响。设计了亚临界低温段水解+超临界高温段水解两步法水解生物质的工艺路线,并与超临界一步法水解工艺进行比较。结果表明,对玉米秸秆进行低温段水解,在固液比1∶100、190℃、40 min条件下获得最大还原糖产率为24%;将低温段水解残渣作为高温段水解的原料,在380℃、20 s条件下获得最大还原糖产率为34%。相同条件下,用超临界一步法直接对玉米秸秆进行水解,获得最大还原糖产率为41%。超/亚临界水两步法水解玉米秸秆工艺所获得的还原糖总产率为58%,比超临界一步法水解工艺的还原糖产率提高了17%。     

响应面法优化水/醇处理后汽爆玉米秸秆酶解的研究

为了提高水/醇处理后汽爆玉米秸秆的酶解还原糖产率,对其酶解条件进行了优化。通过响应面优化法确定了底物浓度为53.28g/L,纤维素酶用量为53.32FPU/g,酶解时间为60.45h时,还原糖产率可达672.36mg/g,与秸秆物料及汽爆后物料相比,酶解还原糖产率分别提高了179.21%和37.29%。化学组分及结构形貌分析表明：水/醇处理后物料纤维素含量显著增加,X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)结果表明经过水/醇处理后物料相对结晶度增高,但结构更有利于纤维素酶分子的吸附。     

离子液体[BMIM]Cl处理汽爆活化玉米秸秆及酶解

为了提高玉米秸秆酶解还原糖产率,利用蒸汽爆破法活化玉米秸秆原料,并利用离子液体[BMIM]Cl进行处理,考察了汽爆压力和维压时间对处理后物料酶解还原糖产率的影响。结果表明,汽爆压力2.6 MPa,维压时间90 s下汽爆活化秸秆原料,[BMIM]Cl处理后,酶解24 h后还原糖产率较汽爆活化后物料提高了84.03%,较原料提高了286.83%。秸秆化学组分分析表明,[BMIM]Cl处理后物料纤维素质量分数增加了64.86%,X射线衍射(XRD)与扫描电镜(SEM)分析表明,其晶形结构转变为无定形结构,更有利于纤维素酶与底物作用。说明汽爆活化[BMIM]Cl处理能显著提高玉米秸秆的酶解还原糖产率。     

金属离子助催化稀酸水解纤维素工艺的研究

以小麦秸秆为原料,采用正交试验考察了硫酸浓度、Fe2+浓度、反应温度和反应时间等因素对稀酸水解纤维素的还原糖得率的影响,得到了优化的纤维素水解反应工艺组合:反应温度180℃,Fe2+浓度0.0375mol/L,硫酸质量分数1%,反应时间90min。研究了Fe2+、Ni2+、Na+、Mg2+四种金属离子对稀酸水解纤维素制备还原糖的影响,结果表明,金属离子能明显提高稀酸水解纤维素的转化率和还原糖得率,其助催化作用的大小依次为:Fe2+Na+Ni2+Mg2+,Fe2+对稀酸水解小麦秸秆制备还原糖的催化效果最佳,还原糖得率最高可达73.05%,纤维素转化率达到85.79%。     

植物纤维原料纤维素酶水解的研究

以麦草为原料,探讨纤维素酶水解植物纤维的适宜条件。麦草含大量的纤维素和聚戊糖,其中的纤维素在纤维素酶的作用下分解生成葡萄糖和纤维二糖。对温度,pH值,酶解时间,酶用量分别进行单因素实验,通过测定葡萄糖含量和总还原糖含量,找出酶水解麦草的适宜条件为:pH4.6,温度47℃,酶解时间48h,酶用量7.5IU(每克绝干原料)。对不同底物浓度的实验表明,在尽可能高的底物浓度下连续水解,产物浓度高,得率也高。     

Enzymatic Hydrolysis of Corn Stover after Pretreatment with Dilute Sulfuric Acid

Although many previous studies have been carried on the enzymatic hydrolysis of corn stover after pretreatment with dilute sulfuric acid, this paper emphasizes the use of different conditions to attain the highest yields of two sugars, xylose and glucose, from both stages. The pretreatment was performed at a range of sulfuric acid concentrations of 2, 4 and 6 % at 80, 100 and 120 °C. Up to 77 % xylose yield was obtained while the glucose yield was only 8.4 %. The corresponding solid phase was hydrolyzed by cellulase and the influences of five factors and their interactions on enzyme hydrolysis were evaluated by response surface methodology based on one‐factor‐at‐a‐time experiments. The optimal levels for each variable to obtain the highest reducing sugar yield were as follows: enzyme concentration of 22 FPU/g substrate, substrate concentration of 77 g/L, temperature of 49 °C, pH 4.8 and reaction time of 38 h. A reducing sugar yield of 42.11 g/100 g substrate was achieved, which was consistent with the predicted value of 42.13 g/100 g substrate. Compared with the one‐factor‐at‐a‐time experiments, there was a 9.4 % increase in reducing sugar yield when the enzyme concentration was decreased to 3 FPU/g substrate, the substrate concentration increased to 17 g/L and the reaction time dropped to 22 h. The total sugar released from the two stages was 62.81 g/100 g substrate.     

离子液体中纤维素酶解初探

应用离子液体1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐（[EMIM]OAc）体系来探索研究酶法降解纤维索。采用DNS比色法,测定一定时间内不同水解条件下微晶纤维素经酶水解所产生的还原糖浓度来表示水解效果。经实验得到的景住条件是：时间为6h,温度为50℃,pH值为4．6,所得纤维索的水解得糖率为24．95％。在最佳条件下进行了重复实验,由实验数据可知,在此条件下的验证实验结果重现性较好。     

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。     

Tween80对稻草水解及同步糖化与发酵产乳酸的影响

在生物转化纤维原料产乳酸的过程中,酶解纤维原料产还原糖是限速步骤。为了获得较高的产物产率,需较高的酶用量,这使大规模酶解废弃纤维原料的成本很高。对吐温80在酶解稻草纤维素产糖,以及耐高温乳酸菌同步糖化发酵稻草产乳酸过程中的作用进行了考察。初步结果表明,吐温80加入可使保持同等程度的水解率所需的酶用量降低,添加0.2 g/g底物的吐温80到酶用量10 FPU/g体系,水解120 h的糖产率为292.2 mg/g,比不加表面活性剂体系的糖产率增加了11%;添加0.7 g/L的吐温80进行同步糖化与发酵72 h,能使乳酸产量提高24.2%。     

超声场辅助生物酶法提取苦楝素的研究

采用超声场辅助生物酶法提取苦楝素,研究了生物酶浓度、超声场频率、酶解时间、超声场功率、酶解液pH值、提取温度、液固比对苦楝素提取率的影响。获得的优化条件为:生物酶浓度0.1 mg/mL,酶解时间2 h,超声场频率40 kHz,功率120 W,酶解液pH值5.0,提取温度40℃,液固比25 mL/g。优化条件下,苦楝素的提取率达3.363%。     

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.     

麦秸秆的氢氧化钙预处理及酶解试验研究

采用氢氧化钙对麦秸秆进行预处理,以酶解还原糖得率为目的,分别优化预处理及酶解条件。结果表明,氢氧化钙预处理麦秸秆的最佳条件是:Ca(OH)2添加量为0.06g/g(对秸秆),固液比为1:10,在120℃下反应时间为2h;最佳酶解条件是:温度50℃,pH4.8,纤维素酶17FPU/g(对秸秆),木聚糖酶160IU/g,在添加0.15g/g(对秸秆)Tween80条件下,酶解液中还原糖质量浓度为62.32g/L,酶解还原糖得率达85.23%。