SFP-AQ法预处理麦秸秆对酶解还原糖得率的影响

用SFP-AQ法(亚硫酸钠和甲醛―蒽醌)预处理麦秸秆,研究预处理条件对酶解还原糖得率的影响。结果表明,较适宜的预处理和酶解条件分别为:蒸煮温度150℃,保温时间1 h,Na2SO3用量为12%,纤维素酶、木聚糖酶、β-纤维二糖酶三种复合酶用量为20 FPU/g,pH值4.8,酶解温度50℃,酶解时间48 h。此时,还原糖得率可达到46.4%。     

稻草秸秆的酶解糖化及发酵生产衣康酸

以稻草秸秆酶解糖化液为原料,利用土曲霉KY-013发酵生产衣康酸;研究了超微粉碎、高温蒸煮、稀硫酸和NaOH溶液等预处理方式对稻草秸秆酶解糖化的影响。确定稻草秸秆的最佳预处理方式为:按固液比1∶7.5(g∶mL)加入质量分数为1.5%的NaOH溶液,于30℃、200 r·min~(-1)振荡处理24 h;最佳酶解工艺为:按固液比1∶20(g∶mL)加入pH值4.8的柠檬酸缓冲液,加入2.5 IU·g~(-1)纤维素酶溶液,于50℃、200 r·min~(-1)酶解48 h。在此条件下,还原糖转化率达到最高,为82.51%。在不添加葡萄糖和木糖条件下,酶解糖化液中葡萄糖浓度为30 g·L~(-1)、木糖浓度为3.5 g·L~(-1)时,衣康酸产量达到最高,为9.78 g·L~(-1);在额外添加葡萄糖和木糖条件下,随着外源葡萄糖和木糖浓度的增加,土曲霉KY-013对酶解糖化液的利用效率逐渐升高,衣康酸产量最终达53.88 g·L~(-1)。本研究为衣康酸工业化原料找到了非粮替代品,也为生物发酵行业碳源的原料供应提供了新的途径。     

慈竹机械浆（RMP）氨法预处理工艺研究

研究了在氨水中添加少量KOH或K3PO4预处理慈竹机械浆（RMP）的新工艺。分别采用氨水加KOH和氨水加K3PO4两种方法对原料进行预处理,考察了预处理条件对酶解还原糖产率的影响规律。单因素试验得到氨水加KOH最佳预处理条件为：预处理温度120℃、固液质量体积比1：6g/ mL、时间3.5 h、氨水用量70%(g/g绝干)、KOH用量5%(g/g绝干)。在此最佳条件下,慈竹RMP的纤维素回收率为90.66%、半纤维素回收率为92.90%、木质素去除率为41.05%；在pH4.8、加酶量20FPU/g预处理后底物、反应温度50℃的条件下酶解24 h,还原糖产率为23.95%,纤维素转化率为44.61%。 虽然氨水加K3PO4预处理酶解纤维素转化率可以达到56.95%,但是纤维素回收率仅为74.59%,与氨水加KOH相比,纤维素损失较大。     

慈竹机械浆（RMP）氨法预处理工艺研究

研究了在氨水中添加少量KOH或K3PO4预处理慈竹机械浆(RMP)的工艺。考察了预处理条件对酶解还原糖产率的影响。单因素实验得到氨水加KOH最佳预处理条件为:预处理温度120℃、固液比〔即1 g绝干浆加入液体的体积(mL),下同〕1∶6、时间3.5 h、氨水用量70%(即氨水质量占绝干浆质量的百分数,下同)、KOH用量5%(即KOH质量占绝干浆质量的百分数,下同)。在此最佳条件下,慈竹RMP的纤维素保留率为90.66%,半纤维素保留率为92.90%,木质素脱除率为41.05%;在pH=4.8、加酶量20 FPU/g预处理后底物、反应温度50℃的条件下酶解24 h,还原糖产率为23.95%,纤维素转化率为44.61%。虽然氨水加K3 PO4预处理酶解纤维素转化率可达56.95%,但是纤维素保留率仅为74.59%,与氨水加KOH相比,纤维素损失较大。     

SFP-AQ法预处理麦秸秆酶解葡萄糖得率的变化规律

对SFP-AQ法(亚硫酸钠和甲醛―蒽醌)预处理麦秸秆酶解葡萄糖得率进行了研究。结果表明:葡萄糖得率随着预处理中Na2SO3用量的增加先升高后降低,在12%时葡萄糖得率最高;葡萄糖得率随着酶用量的增加而迅速升高,当酶用量超过20 FPU/g时,提高缓慢;蒸煮最高温度和保温时间对葡萄糖得率的影响不明显。较适宜的预处理和酶解条件分别为:蒸煮最高温度150℃,保温时间1 h,Na2SO3用量为12%,纤维素酶、木聚糖酶、β-纤维二糖酶三种复合酶用量为20 FPU/g。此时,葡萄糖得率可达到31.7%,酶解葡萄糖对原料中葡萄糖的转化率为91.6%。     

耐热性木聚糖酶预处理麦草原料及麦草浆的比较研究

研究了耐热性木聚糖酶预处理麦草原料的工艺,并对酶处理麦草原料与碱法麦草浆酶处理的效果进行对比。结果表明:麦草木聚糖酶预处理适宜条件为酶用量40 IU/g、液比1∶9、p H值7.2、时间4 h、温度95℃。该木聚糖酶能够在中性及相对较高温环境下具有较好的酶学稳定性。对比麦草原料及浆料的木聚糖酶预处理效果表明:麦草原料经木聚糖酶处理后酶解液中还原糖含量为1.14%,而麦草浆酶处理后酶解液的还原糖含量为1.23%;经碱抽提后麦草原料还原糖溶解量增加了0.39%,而浆料则增加1.25%。说明木聚糖酶对麦草浆降解半纤维素作用明显优于对麦草原料的作用,且碱抽提提高了酶处理的效果。     

菊芋秸秆的稀酸水解及乙醇发酵

菊芋作为一种非粮作物,块茎和秸秆均可以被微生物发酵生成乙醇。采用稀酸法对菊芋秸秆进行预处理,通过单因素实验,考察了预处理温度、预处理时间、稀酸浓度、料液比4个因素,得到的优化结果:料液比为1∶8,酸解温度为121℃,酸质量分数为1.5%,酸解时间为1 h。此条件下水解菊芋秸秆,还原糖得率高达53.7%;预处理后的水解液在添加纤维素酶和木聚糖酶后,考察Kluyveromyces marxianus 1727的乙醇发酵能力,其同步糖化发酵与分步糖化发酵乙醇产量分别为25.91 g/L和25.63 g/L,生产效率分别是0.54 g/L/h和0.26 g/L/h。结果表明,稀酸水解的菊芋秸秆可用作底物生产燃料乙醇。     

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。     

促进玉米秸秆酶解效率的化学预处理方法比较

分别用八种化学方法对玉米秸秆进行预处理,将预处理后的试样用纤维素酶在最优条件下催化水解,初步比较了不同的化学方法在促进玉米秸秆酶解糖化方面的效果。通过比较各试样酶解后产糖量大小,得到最佳的预处理方案:采用0.176%(m/V)NaOH及0.9%(V/V)H2O2混合液在常温下按固液比1∶50振荡作用24 h,即在纤维素酶用量为50 FPU/g时,产糖量可从0.055 g/g提升到0.333 g/g,提高了83.51%;此时的木质素降解量亦为最大,达到了49.8%,此结果表明木质素的降解有利于纤维素酶敏感性的提高。     

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。     

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%。     

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。     

弱碱性过氧化预处理对稻草秸秆酶解糖化的影响

为了提高稻草秸秆的酶解糖化率,对稻草秸秆弱碱性过氧化预处理条件进行了优化。结果表明:弱碱性过氧化预处理降低了稻草秸秆中木质素的含量,提高了纤维素的含量。最优预处理条件为温度40 ℃,时间24 h,H₂O₂质量分数为2.0 %,在此条件下稻草秸秆的酶解糖化率达到了83.23 %,而在相同酶解条件下,预处理温度30 ℃、时间24 h、 2.0 % NaOH处理后稻草秸秆的酶解糖化率为70.38 %。弱碱性过氧化预处理稻草秸秆的糖化率明显高于碱性预处理稻草秸秆的糖化率。同时试验结果表明,木质素的除去率与H₂O₂质量分数有关。当H₂O₂质量分数大于2.0 %后,H₂O₂对木质素的除去选择性降低,木质素的除去率基本保持不变,却增加了半纤维素的损失。     

亚硫酸钠预处理提高稻草酶水解糖化效率的研究

研究了亚硫酸钠预处理对稻草化学组分变化及酶水解性能的影响。结果表明,提高温度或增加Na2SO3用量可以脱除更多的木质素和半纤维素,酶水解效率也相应提高,但木质素脱除率达到50%以后,继续增强预处理条件,对酶水解糖得率无显著的促进作用。相比而言,加大Na2SO3用量更有利于使木质素溶出,提高温度更有利于使高聚糖溶出,加大Na2SO3用量比提高温度对酶水解效率的提高影响更显著。通过实验得到亚硫酸钠预处理稻草的最优条件,在温度为140℃,Na2SO3用量为16%,纤维素酶用量为20 FPU/g(对纤维素)时,总糖转化率达到最大,为74.9%,此时的总糖得率为43.5%。     

小麦秸秆的预处理对球拟假丝酵母产槐糖脂的影响

考察小麦秸秆的预处理方式对球拟假丝酵母(Starmerella bombicola)利用其糖化液发酵产槐糖脂(SLs)的影响，并对发酵进行优化。分别选择稀酸预处理(DAP)、NaOH预处理(SHP)和SO3微热爆预处理(STMEP)对小麦秸秆进行预处理，使用纤维素酶酶解糖化后将糖化液用于SLs的发酵，采用补加葡萄糖和活性炭脱毒的方法提高SLs的产量。结果显示，SHP最利于小麦秸秆的酶解糖化，所得糖化液中葡萄糖含量达61.30 g/L，其次为STMEP和DAP，葡萄糖含量分别为48.33 g/L和40.00 g/L。STMEP糖化液中抑制物的总含量最低，其次为SHP和DAP。S. bombicola可以直接利用上述糖化液发酵产SLs，但发酵特性有所不同。SHP和STMEP糖化液更利于酸型槐糖脂(ASL)的积累，相比于化学合成培养基，其产量分别提高了74.27%和92.33%，达到100.45 g/L和110.86 g/L。补加葡萄糖和活性炭脱毒可以进一步提高SLs的产量。对于SHP糖化液，补加葡萄糖及其与活性炭脱毒的联合可将ASL的产量进一步提高至124.49 g/L；对于STMEP糖化液，则可将内酯型槐糖脂(LSL)的产量进一步提高至32.02 g/L，与化学合成培养基的LSL发酵水平相当。因此，小麦秸秆具备发酵产SLs的潜力，且不同预处理方式及发酵方式可用于获得不同类型的SLs，本研究有助于降低SLs的生产成本并拓展其应用领域。     

醋酸预水解对稻草化学成分及酶水解性能的影响

研究了醋酸预处理对稻草主要化学成分及酶水解糖化效率的影响。在160℃下以不同的醋酸用量(0～4%)对稻草进行处理,预处理后稻草的Klason木质素含量基本保持不变,约60%的酸溶木质素被脱除;灰分含量(质量分数)约下降30%,灰分中SiO2则几乎全部保留在预处理浆料中。预处理醋酸用量的增加对酸溶木质素和灰分含量的变化均无显著影响。预处理后高聚糖的降解程度随醋酸用量的增加而上升,其中半纤维素的降解程度尤为显著,阿拉伯聚糖、半乳聚糖大量溶出。对经醋酸预处理稻草的酶水解研究表明,预处理中醋酸用量的增加无助于酶水解液中还原糖得率的提高。稻草于160℃下经不添加醋酸的自水解预处理后,其酶解还原糖得率均高于经醋酸预处理的稻草,当纤维素酶用量为40 FPU/g(对底物)时,稻草中高聚糖的酶水解转化效率最高,葡聚糖、木聚糖的转化率分别为67.8%和45.3%,总糖转化率为58.8%。     

氨水浸泡稻草秸秆对纤维素酶解产糖的影响

为了有效提高木质纤维素酶解糖化率,以稻草秸秆为研究对象,采用氨水预处理实验,考察稻草秸秆粉粒度、氨水质量分数、预处理时间、预处理温度、液固比对稻草秸秆酶解糖化的影响。结果表明:稻草秸秆经60目过筛后用14%氨水按液固比9∶1在50℃处理35h,糖化率达61.42%。     

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。