绿液预处理对棉秆化学成分及酶水解糖化的影响

绿液的主要成分是Na2CO3和Na2S,可在硫酸盐浆厂碱回收系统中循环产生。将新疆棉秆在不同温度、硫化度和用碱量下经绿液预处理后,在不同酶用量下进行酶水解,并测定酶水解液中总糖得率以评价预处理效果。结果表明,原料预处理得率随用碱量的增加而下降。适当地提高蒸煮温度和用碱量,可以增加木质素脱除量,有利于后续酶水解的进行,但过于剧烈的预处理条件将导致碳水化合物的过度降解,因而降低酶水解糖的转化率。另外,由于新疆棉秆细小,棉秆皮占全秆比例较大,原料总糖含量较低,导致最终酶水解总糖得率偏低。在温度120?C,用碱量16%,硫化度32%条件下绿液预处理,酶水解糖转化率达到最大值,当酶水解酶用量为20 FPU/g(对浆料)时,葡聚糖、木聚糖和总糖的转化率分别为74.0%、61.3%和68.5%。     

里氏木霉Rut-C30产纤维素酶培养基优化及其酶解特性

以廉价的工业纤维素诱导里氏木霉Rut-C30产纤维素酶,并对液体深层发酵培养基进行优化,采用响应面中心组合设计,以滤纸酶活为响应值,考察工业纤维素、麦麸、大豆粉浓度对纤维素酶活的影响. 结果表明,优化后的培养基组成为：工业纤维素35.62 g/L、麦麸19.37 g/L、大豆粉38.49 g/L,该条件下滤纸酶活达9.13 IU/mL,比优化前提高了72.26%,葡萄糖苷酶酶活提高了80.39%. 在121℃下用2% NaOH对玉米秸秆预处理45 min,物料中纤维素含量达64.94%,用该粗酶液酶解后酶解得率为94.68%.     

玉米秸秆生物法制取酒精的中间试验

建立了玉米秸秆采用蒸汽爆破预处理、纤维素酶水解和戊糖己糖同步发酵技术制取酒精的中间试验装置。玉米秸秆在1.6～2.0 MPa条件下蒸汽爆破预处理,在提高玉米秸秆对纤维素酶可及度的同时,玉米秸秆中纤维素、木聚糖和木质素损失分别为4.08%、40.02%和9.91%。里氏木霉以10%的原料制备纤维素酶,并用于降解剩余的90%的原料,滤纸酶活力和纤维素酶水解得率分别为2.27 FPIU/mL和71.3%。初始还原物浓度为43.65 g/L的水解糖液经树干毕赤酵母发酵16 h,还原物利用率和酒精得率分别为87.17%和0.43 g/g(酒精/消耗的糖)。     

酸/碱预处理对两株木霉降解玉米秸秆效果的影响

研究了木霉菌(Trichoderma jw-1)、木霉菌(Trichoderma jw-2)及曲霉(Aspergillus xm.)在相同培养条件下,以纤维素为碳源产葡聚糖内切酶活力(CMC酶活)及滤纸酶活力(FPA酶活)的情况,并将其进行混合培养发酵,研究了不同菌系配比对CMC酶活及FPA酶活的影响。并以CMC酶活及FPA酶活作为指标,利用不同化学法处理玉米秸秆,对预处理条件进行了优化。结果表明:Trichoderma jw-1与Trichoderma jw-2组合产纤维素酶量最高,CMC酶活可达2.76 U/mL,FPA酶活可达1.52 U/mL;经10%NaOH预处理后,Trichoderma jw-1与Trichoderma jw-2的复合菌系降解秸秆效率最好,秸秆干粉失重率可达76.8%。     

里氏木酶利用预处理小麦秆生产纤维素酶的应用研究

为了降低里氏木霉生产纤维素酶的成本,研究了小麦秸秆经白腐菌和酸处理后主要成分如纤维素、木聚糖、木质素含量的变化,采用正交实验考察了里氏木霉菌发酵小麦秆生产纤维素酶的最佳条件,研究得到的最佳条件为:小麦秆∶麸皮=2∶3,培养温度30℃,起始pH 5.0,发酵时间48 h。通过对正交实验条件的优化,发酵液滤纸酶活(FPA)为6.11 IU.mL-1,羧甲基纤维素酶活(CMCase)为29.11 IU.mL-1,纤维二糖酶活(CBA)为16.11 IU.mL-1。和原工艺相比FPA、CMCase和CBA分别提高了30.78%、26.82%和37.11%。     

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%。     

NaOH/AQ预处理对玉米秸秆脱木质素及酶解性能的影响

对玉米秸秆进行氢氧化钠/蒽醌（NaOH/AQ）去木质化预处理,考察了预处理温度、时间和NaOH用量对玉米秸秆脱木质素程度的影响,并探讨了脱木质素程度对提高预处理后物料酶解性能的影响。L₉（3⁴）正交试验得出较适宜预处理工艺条件为：温度160℃,时间60 min,NaOH用量（以绝干原料质量计）2.8%;其他条件为AQ用量0.05%,固液比1：5（g：mL）,此时木质素脱除率为75%,酶解后聚糖转化率达到73.79%。随着物料脱木质素程度的提高,其酶解效率相应增加;当木质素脱除率达到一定程度后,预处理后的聚糖转化率达到最大值,继续提高木质素脱除率,聚糖转化率反而降低。响应面优化的酶水解工艺条件为纤维素酶用量30 FPU/g,β-葡萄糖苷酶10 IU/g,反应时间72 h,温度50℃,底物质量分数2.5%,此时还原糖得率为85.62%。对酶解液进行HPLC分析,酶解液中的葡萄糖质量浓度为14.83 g/L,木糖质量浓度为4.83 g/L。XRD分析显示,预处理前后纤维素的晶型没有变化,而结晶度由31.40%提高至46.91%,表明物料中木质素和半纤维素发生了不同程度的溶出。     

黑曲霉液体发酵制备 β- 葡萄糖苷酶的研究

研究了培养条件对黑曲霉液体发酵制备β-葡萄糖苷酶的影响及β-葡萄糖苷酶的表观酶学性质。麸皮是黑曲霉β-葡萄糖苷酶的较适诱导物。黑曲霉NL02以 40 g/L 麸皮为碳源,在 250 mL 三角瓶中装液 40 mL,接种量 8%,初始pH值5.5, 30℃、 170 r/min 下培养 10 d,β-葡萄糖苷酶活力为 19.12 IU/mL。β-葡萄糖苷酶最适温度为 65℃,40℃ 时稳定性较好;最适pH值为4.8,在pH值3.0～5.0之间稳定性较好。     

利用重组里氏木霉高效降解秸秆的研究

秸秆还田对于减少化肥使用量、改善土壤生态环境等具有重要作用。本文采用重组里氏木霉对秸秆进行快速降解研究,结果表明,重组里氏木霉在固态发酵中对湿度(60%～75%)、温度(24～32℃)的适应范围较宽,10%氨水常温预处理可加速秸秆的降解进程。重组里氏木霉在秸秆基质中可迅速生长并分泌纤维素酶、漆酶和木聚糖酶,其中滤纸酶活力(即纤维素酶总活力)第8天开始趋于平稳,最终活力为132.26 IU?g~(-1);内切型-β-葡聚糖酶(CMC酶)、漆酶和木聚糖酶活力在第10天达到峰值,分别为1313.15、8.11和5504.10 IU?g~(-1)。接种后第10天,秸秆纤维素、半纤维素和木质素的降解率分别为77.93%、55.12%和31.52%。重组里氏木霉的秸秆降解率比出发菌株及枯草芽孢杆菌分别提高了45.40%和76.37%。本文的研究结果对于进一步提高秸秆快速降解还田技术,改善生态环境具有重要意义。     

化学预处理对玉米秸秆酶解糖化效果的影响

研究了化学预处理对玉米秸秆酶解糖化效果的影响.结果表明效果最好的是:40目玉米秸秆粉用0.5%的稀盐酸在121℃预处理60 min后,加入纤维素酶2.5 g·(100 g)-1和木聚糖酶液2 mL·(100 g)-1,在pH 4.8的乙酸-乙酸钠缓冲液体系中,液固比为10、50℃下糖化48 h,玉米秸秆的总糖产率达48.5%、纤维素和半纤维素的转化率达80.8%.     

以里氏木霉制备纤维素酶的研究

以里氏木酶（Trichoderma reesei Rut C-30)为产酶菌株,采用不同纤维底物（麸皮,玉米皮及玉米秸杆）制备纤维素酶,研究其酶解效果及酶系构成。研究表明,玉米秸杆底物最佳,滤纸酶活达到1．87IU/mL,产酶收获期为112h,麸皮底的收获期最短,达48h但滤纸酶活最低,达0．76IU/mL,产酶时间长短将影响酶系构成,时间长酶系结构合理,滤纸酶活高。     

氧气辅助湿热预处理对玉米秸秆酒精发酵的影响

为了解氧气（O₂）在玉米秸秆湿热预处理中的作用,优化玉米秸秆酒精生产工艺,本文采用三种不同湿热预处理条件处理玉米秸秆,即条件1（195℃,15min）、条件2（195℃,15min,12bar O₂）和条件3（195℃,15min,12bar O₂,2g/L Na₂CO₃）,并利用酿酒酵母对预处理后的玉米秸秆同步糖化发酵酒精工艺（SSF）进行了研究。实验结果表明：经过预处理,玉米秸秆分为固体滤饼与水解液两部分,其中绝大部分纤维素以固体形式保留在滤饼中,而半纤维素和木质素由于不稳定则发生了部分水解或降解。三种预处理条件下纤维素总体收率分别为91.2%、94.6%和95.9%,半纤维素总体收率分别为74.5%、50.3%和68.2%,固体滤饼中木质素质量分数分别为25.2%、17.5%和13.7%,纤维素酶解葡萄糖率分别为64.8%、65.8%和67.6%。表明氧气对纤维素收率影响不大,能够促进半纤维素的溶出。氧气主要与木质素发生反应,尤其与碱性物质碳酸钠（Na₂CO₃）结合,能够促进木质素降解,从而获得了较高的纤维素收率和纤维素酶解葡萄糖率。因此在底物质量分数8%,经过酿酒酵母142h发酵,经条件3处理的玉米秸秆获得的酒精浓度最高,最终酒精浓度达到25.0g/L,并且整个发酵过程没有明显的抑制作用产生。     

枫香树材硫酸盐制浆工艺技术研究

通过对枫香树材硫酸盐蒸煮的用碱量、硫化度、温度和保温时间四因素三水平方差分析工艺技术研究发现,在所选的四因素三水平内,用碱量对浆料得率和卡伯值的影响最大,硫化度对浆料得率和卡伯值的影响最小。枫香树材硫酸盐蒸煮较为适宜的工艺条件为:用碱量17%(Na2O计),硫化度20%,温度165℃,保温时间60 min,液比1∶6。另外,在枫香树材硫酸盐蒸煮过程中添加AQ,对提高蒸煮脱木素选择性具有明显的效果。     

外切-β-葡聚糖酶基因重组里氏木霉的筛选及其产酶性能

外切-b-葡聚糖酶是纤维素酶的重要组分之一,提高该组分的活力是增强纤维素酶协同降解性能、降低纤维素水解成本的关键。分别采用微晶纤维素琼脂平板法和滤纸崩解法,对已有的基因重组转化子进行筛选试验,获得了6个优良转化子,其滤纸崩解速率和微晶纤维素琼脂平板上的生长速率都较大。进一步在摇瓶条件下进行复筛试验,获得了外切-β-葡聚糖酶（C₁）高产转化子Trichoderma reesei ZU-101,液体培养48 h,其C₁酶活力可达18.24 U·ml^-1,是出发菌株的2.16倍;分析结果表明：重组转化子的纤维素酶体系中内切-b-葡聚糖酶和纤维二糖酶的活力与出发菌株相比变化不大,但由于外切-b-葡聚糖酶活力得到了大幅度提高,纤维素酶的总活力（滤纸酶活力FPA）也提高了61.9%。采用纤维素酶对碱预处理玉米秸秆进行酶解试验,当酶用量为20 FPIU·（g底物）^-1,水解48 h,重组转化子T.reesei ZU-101纤维素酶的酶解得率高达94.4%。本文的研究结果在可再生纤维素资源的生物转化与利用方面具有广阔的应用前景。     

Pretreatment of Rice Hulls for Cellulase Production by Solid Substrate Fermentation

Abstract

Rice hulls via pretreatment served as a solid substrate for cellulase production. Different pretreatment methods, including microwave irradiation, organosolv process catalyzed by acid or alkali were compared. With rice hulls pretreated by microwave irradiation coupled with alkaline pretreatment and rice hulls pretreated with organosolv process catalyzed with acid or alkali, the maxima of filter paper activity (FPA) obtained during the fermentation were 18%, 21%, 31% higher, and maxima of the carboxy‐methyl cellulase (CMCase) were 7.7%, 14%, 16% higher than those obtained with the rice hulls pretreated only with alkali, respectively. The ratios of cellulose degradation were also estimated and they showed similar tendency with the maxima of FPA detected in the fermentation processes.     

蒸煮助剂对低用碱量硫酸盐法预处理毛竹竹屑的影响

毛竹竹屑经10%低用碱量 (以Na₂O计)、20%硫化度、160 ℃下保温1 h预处理,木质素脱除率达到62.35%,预处理物料酶水解48 h葡萄糖和木糖得率分别为56.04%和53.47%。研究了硼氢化钠、三聚磷酸钠、2-蒽醌磺酸钠3种蒸煮助剂对毛竹竹屑10%用碱量硫酸盐预处理的成分以及糖化效果影响,其中2-蒽醌磺酸钠影响最大。在10%用碱量和20%硫化度的预处理液中添加0.15%的2-蒽醌磺酸时,160 ℃下保温1 h的葡聚糖回收率和木质素脱除率分别为94.93%和68.55%,与空白对比分别提高5.45%和9.94%;预处理物料酶解48 h葡萄糖和木糖得率分别为62.88%和58.97%,与空白对比分别提高12.21%和10.29%。