常压甘油有机溶剂预处理甘蔗渣的浓醪酶解

为了实现木质纤维素浓醪酶解在低酶载量时的"三高"(高浓度、高转化率和高转化效率),通过利用常压甘油有机溶剂预处理甘蔗渣为底物,筛选合适的基质质量浓度(150 g/L)、纤维素酶添加量(6 FPU/g基质)和添加剂(吐温80,30 mg/g基质)。接着采用分批补料策略使基质质量浓度达到350 g/L,考察了不同加酶方式对分批补料浓醪酶解的影响。酶解72 h酶解液葡萄糖质量浓度达到132 g/L,葡萄糖转化率达到了理论值的60%。结果表明,常压甘油有机溶剂预处理基质具有较好的可酶解性,添加吐温80可以显著提高酶解效率。常压甘油有机溶剂预处理甘蔗渣的分批补料浓醪酶解推动了纤维素乙醇浓醪发酵工业化进程。     

木质纤维素原料的高沸点有机溶剂预处理

针对小分子有机溶剂预处理时存在的不足,该文对高沸点有机溶剂预处理木质纤维素以提高其可酶解性进行了探索.以常见高沸点有机酸和醇进行汽爆麦草预处理时发现,酸比醇类的预处理作用强,但选择性没有醇类好;高沸点醇类在高温预处理汽爆麦草时,它的酶解率比低温时显著提高,由27％～35％提高为48％～54％,但纤维素明显发生降解,高沸醇预处理后纤维素含量为原汽爆麦草相应的85％～90％,其中甘油预处理选择性最好;原麦草经常压甘油预处理(T≥200℃)后纤维素保留在90％以上,基质酶解率可达70％.通过实验最终寻找到一种适合于构建常压有机溶剂预处理的高沸点溶剂-甘油,为构建新型有机溶剂预处理方法提供了希望.     

超低温微体化处理白桦木质纤维素糖化工艺研究

采用超低温冷冻结合超微粉碎的方法对白桦木质纤维素进行预处理,并用纤维素酶对由预处理获得的超微粉体进行酶解,以提高其糖转化率,得到白桦木质纤维素最佳糖化条件:温度45℃,pH值4.8,酶用量20IU/g,糖化率为31.78%,还原糖产量为243.67 mg/g(底物)。较未经过预处理的白桦木质纤维素糖转化率提高了28.68%。     

耐高温酵母利用稻草粉同步糖化发酵的初步研究

研究不同预处理方法对稻草粉纤维素糖化率的影响.结果表明,冰冻处理可使纤维素酶对稻草粉的水解率提高11.2%;4%NaOH处理稻草粉,料水比1:10,pH4.8,50℃振荡酶解1 h得到还原糖浓度563.49μg/mL,是未处理的17倍;稀碱和机械粉碎对稻草粉预处理具有协同效果;发酵基质料水比8:100,发酵温度40℃,接种量5%,酶加量25 u/g时,产乙醇能力较高.     

表面活性剂对纤维素酶水解过程的影响

分别以湿氧化、稀酸常压水解和蒸汽爆破预处理麦草为底物,考察了不同表面活性剂及用量对纤维素酶解过程的影响.实验表明,添加表面活性剂对纤维素酶水解过程有明显影响;添加非离子型表面活性剂(PEG6000、吐温80)可以提高纤维素的可溶性、可发酵糖的转化水平,其中向湿氧化处理的麦草中加入PEG6000后转化水平提高得最大;而添加离子型表面活性剂对酶解起抑制作用.非离子型表面活性刑和纤维素水解底物的最佳比例大约是0.05 g/g DM.     

提高木质纤维素酶水解效率的研究进展

利用纤维素酶将预处理后的木质纤维素水解成可发酵性单糖,继而发酵生产所需的液体燃料及其他化工产品,是当前解决资源、环境等难题的有效途径之一.在木质纤维素降解转化工艺中,酶水解效率低、成本高是主要限制因素.如何提高纤维素与纤维素酶的可及度和有效接触面积,从而减少纤维素酶用量及提高酶解效率是水解技术的关键.该文简要归纳了各种提高纤维素酶水解效率方法的最新研究进展,并对其酶解的机理及今后研究的重点进行了分析与展望.     

植物基生物质原料的复合酶协同水解

木质纤维素类生物质复杂的理化组成和多级结构不均一性,是阻碍其经济高效水解产糖的关键.尽管辅助一些经济有效的预处理手段,但单一纤维素酶实现木质纤维素一糖转化依旧难以跨越酶解成本过高的障碍.综述了由纤维素酶和辅助酶(外源性水解酶)组成的复合酶在饲料工业、淀粉加工工业及其副产物附加值提取等方面的研究和应用情况,并对复合酶在木质纤维素-糖平台的未来发展进行了展望,为未来的纤维质生物炼制在提高酶解效率和降低酶解成本方面提供一种新思路.     

甘蔗渣在添加剂和辅助酶作用下的浓醪酶解糖化

纤维质水解产糖的成本高昂是目前纤维素乙醇生产工业化的瓶颈性问题,所以底物在低酶用量条件下浓醪水解糖化的研究值得探讨。该文尝试采用添加剂和辅助酶强化酶解过程,开展分批补料式浓醪底物水解糖化的研究。以碱催化常压甘油有机溶剂预处理甘蔗渣为底物,实验通过单因素和正交实验确定添加剂浓度为:10 mg/g干基的BSA、25 mg/g干基的吐温20及10 mg/g干基茶皂素,确定木聚糖酶添加量0. 6 mg/g干基。为达到总基质浓度350 g/L,实验确立初始基质浓度190 g/L,分别于7 h、10 h及13 h分别补料60、50及50 g/L。该酶解体系在6 FPU/g干基质条件下酶解48 h的可发酵性糖接近220 g/L,葡萄糖和木糖质量浓度分别高达160. 7 g/L和58. 7 g/L。分批补料策略依然是实现基质浓醪水解的理想方式,使用添加剂及辅助酶能显著促进纤维基质的浓醪酶解,这为后续纤维素乙醇浓醪发酵提供可能。     

稀酸预处理对玉米秸秆纤维组分及结构的影响

研究了稀硫酸预处理对玉米秸秆化学组成变化及纤维素酶水解得率的影响,并采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、红外光谱(IR)和热重分析(TG)对玉米秸秆纤维结构特性进行了分析。结果表明随着硫酸浓度的增大、温度的升高和时间的延长,纤维素和木质素含量有所增加,而半纤维素含量大幅度降低,且预处理后纤维素酶水解得率也逐渐增大。当处理条件为硫酸质量分数0.75%、温度150℃、时间80 min时,半纤维素降解率为98.02%,所得固体渣纤维素酶水解得率为66.95%(纤维素酶用量20 FPUI/g纤维素)。稀酸预处理后玉米秸秆纤维表面和细胞壁受到不同程度的破坏,表面积增大,孔洞增加,纤维素的结晶度降低,有利于纤维素酶水解作用的进行。     

木质素与纤维素酶间相互作用及其抑制纤维素酶水解的研究进展

对木质生物质进行预处理可破坏其致密结构、提高纤维素对酶的可及性,但预处理后残余木质素对纤维素酶产生严重的无效吸附,而探究木质素和纤维素酶间相互作用机制对于减少此种无效吸附具有重要意义。因此,本文着重概述了木质素和纤维素酶间的静电、疏水、氢键和阳离子-π作用,分析这些相互作用对预处理后固体基质进行酶水解反应的影响。基于两者间相互作用机制,进一步介绍表面活性剂、金属离子和非催化蛋白等木质素屏蔽剂降低木质素不利影响、提高预处理固体基质酶水解效率的研究进展。然而,木质素和纤维素酶间阴离子-π、π-π堆积和p-π共轭效应等非共价作用体系仍需进一步探索。总体而言,系统解析木质素与纤维素酶间的作用机制可为开发新型木质素屏蔽剂、改造酶分子结构及提高预处理效率等研究提供理论基础,促进木质纤维素燃料化学品产业的发展。