乙酸预浸对玉米秸秆蒸汽爆破预处理的影响

对经乙酸预浸汽爆预处理的玉米秸秆进行了组分含量和抑制物分析,并研究了玉米秸秆预处理后的酶水解性和同步糖化发酵。与未经乙酸预浸相比,乙酸预浸玉米秸秆能在相对低温下进行汽爆预处理,在提高半纤维素水解程度的同时,并不会明显增加糠醛等发酵抑制物。酶水解实验表明,玉米秸秆经乙酸预浸,再以 200 ℃ 进行汽爆后的酶水解效果较好,每克原料可获得 284 mg 葡萄糖,提高了 10.2 %,为理论值的 76.8 %;乙酸预浸玉米秸秆经过 96 h 同步糖化发酵,获得了 22.5 g/L 的乙醇浓度,为理论值的 72 %;相比未经乙酸预浸的玉米秸秆,提高了11.9个百分点。     

汽爆玉米秸秆发酵丁醇的酶解工艺优化

为了提高秸秆酶解后的还原糖浓度和酶解液发酵后的丁醇产量,研究了不同因素对汽爆玉米秸秆酶解的影响,优化汽爆玉米秸秆秸秆发酵丁醇的酶解工艺。结果表明汽爆玉米秸秆的最佳酶解工艺为:反应温度50℃、原始底物浓度15%(wt)、酶用量60 IU·(g底物)-1、酶解时间48 h、搅拌器转速100 r·min-1。通过考察分步加料方式,三次加料方式最高表观黏度和反应后期表观黏度都低于两次加料的方式,而其糖浓度则略高于两次加料方式。当底物从原始浓度15%(wt)分三次加入到25%(wt)时,还原糖浓度、丁醇产量分别为89.23、9.82 mg·mL-1,分别增加了58.63%、44.20%。     

秸秆蒸汽汽爆、固态发酵处理结合快速热解制液体燃料

为了改善生物质热解油的品质,引入了蒸汽汽爆、固态发酵对生物质进行了分级处理脱除其中半纤维素和纤维素,降低了生物质的羧基和羟基含量.研究了生化处理改变生物质组分对其快速热解及其热解产品的影响.结果表明,汽爆、发酵处理使得焦产率增加,油产率略有增加,热解气产率降低;除汽爆处理增加了CO2外,汽爆、发酵处理对热解气形成的规律影响较小;汽爆、发酵处理脱除半纤维素、纤维素后,醋酸降低了36%～49%,羟基丙酮减少了25.0%～38.5%,而酚类产物明显增加.油品的热值也由原麦秸的16～17MJ/kg增加到22～24MJ/kg.     

汽爆预处理对柠檬酸发酵菌渣制备氨基葡萄糖盐酸盐的影响

以柠檬酸发酵菌渣为原料,经汽爆预处理后,采用化学法制备氨基葡萄糖盐酸盐,研究了汽爆预处理对氨基葡萄糖盐酸盐收率的影响。结果表明,汽爆预处理可显著提高氨基葡萄糖盐酸盐的收率;在2.5 MPa下对柠檬酸发酵菌渣汽爆预处理90 s,氨基葡萄糖盐酸盐的收率较未经汽爆预处理提高了(88.89±7.32)%,纯度达到93.14%;汽爆预处理副产物中可溶性总糖和可溶性总蛋白含量分别达到6.44%和9.37%,可回收重复利用。为柠檬酸废弃物的高值化利用及菌体氨糖的新工艺开发提供了借鉴。     

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。     

木霉利用木质纤维素产微生物油脂的研究

通过摇瓶发酵探讨了不同氮源对木霉产油脂的影响。并分别以汽爆秸秆、玉米秸秆,脱木质素的汽爆秸秆为固体培养基基质,用木霉进行发酵生产微生物油脂。结果表明,汽爆秸秆作为原料进行发酵所得油脂产量最高,绿色木霉的产油能力高于里氏木霉。经过6天的发酵培养,里氏木霉的油脂产量1.63 g/100 g干物料,绿色木霉油脂产量为1.83 g/100 g干物料。结果显示木霉能够直接降解木质纤维素类的作物秸秆并利用其积累油脂。     

木霉利用木质纤维素产微生物油脂的研究

通过摇瓶发酵探讨了不同氮源对木霉产油脂的影响。并分别以汽爆秸秆、玉米秸秆,脱木质素的汽爆秸秆为固体培养基基质,用木霉进行发酵生产微生物油脂。结果表明,汽爆秸秆作为原料进行发酵所得油脂产量最高,绿色木霉的产油能力高于里氏木霉。经过6天的发酵培养,里氏木霉的油脂产量1.63 g/100 g干物料,绿色木霉油脂产量为1.83 g/100 g干物料。结果显示木霉能够直接降解木质纤维素类的作物秸秆并利用其积累油脂。     

稀硫酸预浸渍对玉米秸秆蒸汽爆破预处理的影响

为提高纤维素乙醇生产中传统蒸汽爆破预处理的效果,以稀硫酸（质量浓度0．2％）对玉米秸秆进行预浸渍,再于190～210℃对其进行汽爆预处理。结果表明：稀硫酸预浸渍有利于增强汽爆过程中半纤维素的水解程度,并能有效减少乙酸的生成;200℃预处理玉米秸秆经过96h同步糖化发酵,最终乙醇浓度为22．5g·L-1,为理论值的76％,较预浸渍前（19．0g·L-1）明显提高。稀硫酸预浸渍能够增强玉米秸秆的汽爆预处理效果。     

赤霉素固态发酵培养基的研究

赤霉素是一种重要的植物生长调节剂,当前市场上的产品主要由微生物发酵而来。在发酵过程中,培养基的组成也是近年来研究的热门话题。本文将汽爆处理后的农作物秸秆作为原料,经纤维素酶水解,然后加入培养基中进行固态发酵。结果表明将1 g汽爆秸秆酶解后,作为培养基组成的一部分进行发酵,发酵周期为168 h时,可得到的赤霉素最大产量为789.14 mg/kg干基。     

螺杆挤压连续汽爆装置预处理秸秆试验研究

以玉米秸秆为原料,用螺杆挤压连续汽爆装置进行9组试验,考察了浸渍条件、温度和停留时间对汽爆物组分含量的影响。试验结果表明:从半纤维素水解程度以及汽爆物pH,考察不同浸渍条件的浸渍效果排序为预浸渍>预喷淋浸渍>直接喷淋;采用螺杆挤压连续汽爆装置处理玉米秸秆,在直接喷淋3%稀H2SO4溶液、温度170℃、停留时间25 min的预处理条件下,半纤维素水解成戊糖的效果最好,戊糖得率最高为7.75%。     

氨化木质纤维的白腐菌降解

添加一定量的氨化麦草能促进白腐菌对木质纤维的分解作用,但如果氨化麦草的添加量超过20%,生长基质的重量损失又会下降,降解速率又会降低。比较添加氨化麦草和未添加氨化麦草生长基质经白腐菌降解后的纤维素含量,发现纤维素含量没有发生太大的变化。降解不同天数氨化木质纤维氮含量的变化显示,氮含量的降低率和木质素降解率的变化规律相一致,说明有机结合氮的释放和白腐菌对氮的吸收消耗与木质素的降解有一定的对应关系。     

好氧生物预处理时间对玉米秸秆水解酸化的影响

以玉米秸秆为原料,先经复合菌系进行好氧生物预处理,然后接种厌氧污泥进行厌氧发酵,考察了预处理时间对厌氧发酵的影响,并测定木质纤维素结构及含量变化、关键性酶活、微生物多样性和厌氧发酵酸化产量。研究结果表明：随着预处理时间的延长,玉米秸秆的结构逐渐被破坏,木质素过氧化物酶活性逐渐降低,木聚糖酶和纤维素酶活性逐渐升高,最高分别达0.879和0.025 7 U/mg。放线菌、芽孢杆菌和曲霉菌是秸秆好氧生物预处理中的优势菌群。玉米秸秆经好氧生物预处理2 d,厌氧发酵产酸效果最佳,乙醇和挥发性脂肪酸产量为249.3 mg/g,比未处理提高了46.73%;玉米秸秆经好氧生物预处理5 d,乙醇和挥发性脂肪酸产量为138.2 mg/g,比未处理降低了18.66%。过长的玉米秸秆好氧预处理时间会使玉米秸秆中半纤维素、纤维素过度降解,这是造成玉米秸秆厌氧发酵产酸量下降的主要原因。以能源化、资源化为目的的玉米秸秆厌氧发酵预处理时,利用复合菌系好氧生物处理作为其预处理方法,应严格控制预处理时间,避免因为纤维素、半纤维素过度降解导致的产品产率下降问题。     

不同温度下氢氧化钠预处理对玉米秸秆甲烷产量的影响

利用农作物秸秆进行厌氧发酵生产沼气是解决我国农村能源紧张的重要途径,然而秸秆中难以降解的木质纤维结构导致在发酵过程中甲烷转化率较低。利用自行设计的可控性恒温发酵装置,以玉米秸秆为发酵原料,分析了在不同温度条件下氢氧化钠（NaOH）预处理对秸秆木质纤维结构以及厌氧发酵产气效率的影响。结果表明,NaOH预处理能够显著降低玉米秸秆的木质纤维素含量,与未预处理的秸秆相比,经NaOH处理后的秸秆纤维素含量降低了24.4%～33.2%,半纤维素含量降低了14.2%～52.4%,木质素含量降低了9.3%～29.3%。在6%、8%和10%浓度中,经8%NaOH处理的秸秆在55℃下的甲烷产量最高,达到188.7 ml CH₄·（g VS）^-1,较未处理的增加了84.2%,因此可作为提高秸秆厌氧发酵产气效率的预处理方法。     

微波烘焙预处理降解玉米秸秆

用微波可高效对生物质烘焙预处理,考察了不同微波烘焙过程对玉米秸秆主要组分的降解作用及酸、碱、甘油催化剂对纤维素转化效率的影响,并对预处理的玉米秸秆进行酶解实验。结果表明,单纯的微波预处理对玉米秸秆中主要组分纤维素、半纤维素和木质素均有强烈的转化作用。无催化剂微波烘焙后,样品中纤维素含量降低了30%。在微波烘焙中添加酸、碱、甘油催化剂,可选择性降解玉米秸秆中的半纤维素或木质素,有效提高预处理后玉米秸秆中的纤维素含量,添加NaOH后纤维素含量增加最明显,由33%增至42%,纤维素最高转化率达65%。     

离子液体碱溶液脱除秸秆中木质素

生物质是来源丰富的可再生资源,去除生物质中的木质素是提高生物质的糖化发酵效率的关键。本文利用含NaOH的离子液体氯化1-烯丙基-3-甲基咪唑（[Amim]Cl）溶液对玉米秸秆进行处理,从反应温度、反应时间和固液比3个方面研究其脱除木质素的效果,采用单因素实验和Box-Behnken中心组合实验对反应条件进行优化,对比分析处理前后的秸秆的组成和结构变化。结果表明：在反应温度86.8℃,反应时间1.48h,固液比1∶9g/mL时,处理后秸秆中纤维素含量达到83.69%,木质素含量为3.29%,木质素脱除率达81.73%,反应温度对纤维素含量影响最显著。本工作可为玉米秸秆的资源化利用提供参考。     

基于SLMD预测生物质三组分混合成型特性

采用单纯形格子混料设计法(SLMD)建立了生物质三组分致密成型性能指标预测模型,并进行了实验验证。结果表明,比能耗和松弛密度回归方程的相关系数均大于0.9998,与实验数据的最大相对误差分别为3.82%和0.5166%。生物质成型过程中三组分对其有一定的交互作用,纤维素比例越高,比能耗越大,松弛密度越小;木质素比例越高,比能耗越小,但比例过高,比能耗有略微上升趋势;半纤维素比例越高,松弛密度越大。用棉花秸秆、毛竹和玉米秸秆进行实验验证,比能耗和松弛密度回归模型的最大相对误差分别为2.64%和1.0342%,表明模型对实际生物质有一定的预测效果。     

基于改性玉米秸秆纤维固定色氨酸合成酶基因工程菌合成L-2-甲基-色氨酸

摘要：利用固定化色氨酸合成酶细胞合成L-2-甲基-色氨酸。采用戊二醛作为交联剂、海藻酸钠作为包埋剂和改性玉米秸秆纤维作为填充剂固定色氨酸合成酶基因工程菌,探究并建立最优固定因素水平条件,提高该固定化菌的酶活力以及其稳定性,响应面法优化固定化色氨酸合成酶基因工程菌合成L-2-甲基-色氨酸。研究结果表明,底物L-丝氨酸浓度为10 g/L,温度为35℃,pH为8.0,L-2-甲基-色氨酸合成量达到5.3 g/L,底物L-丝氨酸转化率为41.6%,产物L-2-甲基-色氨酸收率为25.3%,固定化色氨酸合成酶基因工程菌可连续使用12批次。     

A novel superabsorbent from raw corn straw and poly(acrylic acid)

A superabsorbent (CS/PAA SAR) for agriculture based on raw corn straw was prepared by free radical polymerization of acrylic acid (AA) in the presence of corn straw (CS) powder, which was used as received without any treatments. The water absorbency (WA) of SAR was investigated. The results show that SAR possesses a maximum WA of 663 g/g in distilled water and 61 g/g in 0.9 wt% NaCl solution. The structure of SAR was studied by Fourier transforms infrared spectroscopy, scanning electron microscopy, X‐ray diffraction, and differential scanning calorimeter, respectively. And the results indicate that the CS/PAA SAR possesses an interconnecting polymer network and sea‐island type phase separated structure, and the crystallinity decreases compared with the native cellulose because of the decreased content of CS. POLYM. COMPOS., 38:1353–1362, 2017. © 2015 Society of Plastics Engineers     

烘焙预处理对玉米秸秆磷酸法活性炭制备及性能影响

以玉米秸秆为原料,研究烘焙预处理对磷酸法活性炭的制备及性能影响。研究结果表明：烘焙预处理使玉米秸秆碳元素含量和固定碳含量增加而挥发分含量降低,增加热解焦炭质量,且烘焙温度影响强于烘焙时间。烘焙处理使玉米秸秆活性炭比表面积先增加后减小,总孔容和中孔率减小,而微孔率显著增加。烘焙预处理有助于提高活性炭吸附性能,当100 g粒径为154～450μm玉米秸秆颗粒经烘焙预处理,预处理条件为烘焙温度240℃、烘焙时间60 min时,预处理后的玉米秸秆含C 51.32%,固定碳27.64%,灰分4.72%。采用磷酸活化法将预处理后的玉米秸秆制备成活性炭,制备条件为浸渍比1∶4(玉米秸秆与55%磷酸溶液的质量比),浸渍温度140℃,浸渍时间90 min,活化温度400℃,活化时间60 min,此条件下制备的玉米秸秆活性炭比表面积达1 317.05 m²/g,碘吸附值、亚甲基蓝吸附值和焦糖脱色率分别为876 mg/g、 210 mg/g和100%。     

农作物秸秆快速热解生物油主要成分分析

采用自行研发的真空快速热解反应平台对棉秆、玉米秸秆和稻草秆进行了快速热解,并用气质联用(GC-MS)分析法分别对3种秸秆快速热解液相产物的化学组分进行了测定。实验结果表明:棉秆、玉米秸秆和稻草秆3种热解油中酚类GC含量分别为24.34%、21.21%和17.22%,酸类GC含量分别为14.78%、13.95%和16.69%;不同种类秸秆其热解液化产物在组分及含量上存在一定差别,但其成分均以苯酚类、醛类、酮类、有机酸类等化合物为主,且含量差异不大,其中玉米秸秆和棉秆各类化合物含量差异相对较小,因此,生产中可以将成分类似却不同种类的原料混合热解。