碱性臭氧预处理对稻草秸秆酶水解的影响

以稻草秸秆为原料经碱性臭氧预处理后进行酶水解,研究了处理前后稻草秸秆半纤维素、纤维素、木质素含量的变化,通过测定酶水解还原糖含量来判断预处理的效果。结果表明,碱性臭氧预处理与碱预处理相比,在稻草秸秆木质素含量与降解上没有什么差异,但酶水解糖化效果更优。经O3/2%NaOH预处理过的稻草秸秆,在pH值5.0、酶用量31.2mg.（g底物）-1、45℃条件下酶水解120h时,还原糖含量达到了902mg.（g稻草秸秆）-1,糖化率达到了92.57%。     

不同预处理方法对玉米秸秆吐温-80/酶水解的影响

比较了稀硫酸、氢氧化钠、氨水和氢氧化钙4种预处理方法对玉米秸秆吐温-80/酶水解的影响,结果表明:氢氧化钠预处理方法效果最佳,得到的总还原糖产率比未处理时提高了10.7倍.其红外光谱和广角X-谢线衍射谱图表明:经氢氧化钠预处理后,玉米秸秆中的木质素含量降低了62%,纤维素的结晶度也有所降低.     

非离子表面活性剂对木质纤维素酶解的促进作用

纤维素酶单位酶活力较低、酶用量较高及酶自身易失活等因素依然是木质纤维素工业生产能源和生物基产品的瓶颈性问题。本文尝试在木质纤维素基质水解时添加一些非离子型表面活性剂以减少纤维素酶用量,并对这些非离子型表面活性剂促进酶解效率提高的原因进行了初步探讨。研究发现,添加非离子性表面活性剂能提高木质纤维素的酶解,添加浓度为0.05 g/g底物,常压甘油自催化预处理麦草经过添加两种非离子表面活性剂Tween-80和PEG 6000后葡萄糖产量分别可提高20%左右;非离子表面活性剂对不含木质素的原料酶解产糖也有较大的提高,以滤纸为底物时葡萄糖产量提高近90%,以微晶纤维素为底物时分别提高70%以上;添加非离子表面活性剂使得酶解体系中扩散系数k升高,异相反应效率提高,酶促反应动力学Km值明显减小,显著提高底物对纤维素酶的亲和力。     

超声波协同稀碱液处理稻草秸秆酶解糖化的研究

采用超声波与稀碱液联合预处理稻草秸秆,借助红外表征、X衍射和扫描电镜成像分析,对预处理稻草的结构组成以及酶解糖化进行了研究。结果表明:在超声场下的稀碱液能破坏稻草的秸秆结构,使更多的木质素被剥离,并由此提高秸秆的糖化率;与2%碱液处理相比,超声协同下的1%NaOH用量减少50%,纤维素损耗降低4%,稻草秸秆的糖化率达到27%(增加了7%),最终超声协同2%NaOH处理过的秸秆糖化率最高达30%。     

碱性过氧化氢预处理对稻草秸秆酶解的影响

木质纤维素生物转化的关键是预处理和酶解,为了提高木质纤维素的生物转化效率,在温和条件下对稻草秸秆进行弱碱性过氧化氢处理。研究了稻草秸秆处理固液比、过氧化氢和纤维素酶添加量对酶解糖化的影响,结果表明:稻草秸秆固液比为800 g/L,过氧化氢添加量为0.125 g/g,酶解时纤维素酶浓度25 FPU/g底物为较好,红外分析表明稻草秸秆处理后,秸秆纤维素的结晶度和木质素含量都有所下降,促进了生物转化后续过程中的酶解糖化。     

不同预处理方法对芒草酶解效率的影响

将芒草秸秆粉碎,分别采用1%H_2SO_4、1%NaOH、蒸汽爆破(SE)、1%Tween-80和SE+1%Tween-80等5种方法对芒草秸秆粉末进行预处理,然后加入纤维素复合酶进行酶解产糖,通过测定酶解上清液中六碳糖的含量来比较不同预处理方法对芒草酶解效率的影响。结果表明,采用SE+1%Tween-80预处理,芒草酶解效率最高,可达74.45%,较未处理提高了3.75～11.79倍;采用1%H_2SO_4、1%NaOH、SE或1%Tween-80预处理,芒草酶解效率较未处理分别提高了0.55～3.24倍、2.52～5.60倍、1.30～5.97倍和0～0.96倍,其中1%Tween-80预处理对芒草秸秆的酶解几乎没有任何促进作用。     

表面活性剂耦合离子液体对稻秆酶解糖化的影响

酶解糖化是木质纤维素材料制备生物质乙醇的关键环节,因此提高稻秆等木质纤维素材料的酶解糖化效率具有重要意义。以稻秆为原料,采用表面活性剂耦合离子液体为预处理方法,考察预处理温度、时间、表面活性剂的添加比例对稻秆酶解的影响。结果表明,预处理温度为110℃、时间为60 min、表面活性剂添加比例为1%,稻秆的酶解效果最佳,与单独离子液体处理的稻秆相比,纤维转化率可提高8%～15%。同时分别通过稻秆成分分析、FTIR、XRD、SEM等对预处理前后的稻秆结构进行表征,证实预处理后酶解效率提高的合理性。     

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。     

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%。     

表面活性剂耦合离子液体对稻秆酶解糖化的影响

酶解糖化是木质纤维素材料制备生物质乙醇的关键环节,因此提高稻秆等木质纤维素材料的酶解糖化效率具有重要意义。以稻秆为原料,采用表面活性剂耦合离子液体为预处理方法,考察预处理温度、时间、表面活性剂的添加比例对稻秆酶解的影响。结果表明,预处理温度为110℃、时间为60 min、表面活性剂添加比例为1%,稻秆的酶解效果最佳,与单独离子液体处理的稻秆相比,纤维转化率可提高8%~15%。同时分别通过稻秆成分分析、FTIR、XRD、SEM等对预处理前后的稻秆结构进行表征,证实预处理后酶解效率提高的合理性。     

Optimisation of the alkaline peroxide pretreatment for the delignification of rice straw and its applications

Alkaline peroxide pretreatment for the delignification of rice straw was optimised by varying the concentrations of H₂O₂ and NaOH and changing the temperature and duration of the pretreatment. Changes in the lignin content, content of total carbohydrates and weight loss were measured during the pretreatments. Maximum delignification of 62% was obtained by pretreating rice straw at 50°C for 5h with 1.5% (w/v) NaOH and 1% (v/v) H₂O₂, The preferential loss of hemicellulose and lignin from the straw resulted in an increase in the cellulose content of the insoluble residue after pretreatment from 47% (untreated) to 67.79% (treated). The product of this treatment is characterised by having higher cellulose digestibility than untreated rice straw. It also has use as a carbohydrate source in ruminant feed since the in-vivo digestibility by the cow increased from 56.85 % to 76.54% (P < 0.001). The treated rice straw could also be used for commercial process such as the generation of Single Cell Protein. Growth of Sporotrichum pulverulentum on treated rice straw gave a protein product of 24.41 % as compared to 3.8% on untreated rice straw.     

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。     

酸碱结合预处理对水稻秸秆纤维素乙醇转化率的影响

以水稻秸秆为原料．在常温常压条件下分别用乙酸、过氧化氢、乙酸-过氧化氢（PPA）、氢氧化钠-PAA进行预处理,然后加入纤维素酶和酵母进行异步发酵产乙醇。结果表明,酸碱结合（氢氧化钠～PPA）处理后的固体得率显著低于乙酸或过氧化氢的单独处理,固体得率和纤维素水解后产生的葡萄糖浓度呈负相关;氢氧化钠-PAA处理能有效去除水稻秸秆中的木质素．大幅提高纤维素水解率和乙醇转化率;用10％氢氧化钠-PAA室温浸泡处理水稻秸秆48h与用5％氢氧化钠-PAA90℃处理水稻秸秆1．5h具有同样的效果。     

碱预处理糠醛渣性质及其纤维素酶解研究

以糠醛渣为原料进行碱法预处理,对比了处理前后的样品成分、结晶度、表面特性、红外谱图的变化以及对纤维素酶解的影响。研究结果表明:经NaOH处理样品,木质素脱除量随着温度升高而增加,120 ℃ 处理后的样品木质素脱除了 10.22 %,而碱性过氧化氢处理样品木质素脱除率达到 12.6 %。NaOH预处理后的样品酶解糖化率随处理温度的升高而降低。每克纤维素加入纤维素酶 12 FPU、纤维二糖酶 15 IU,120 ℃ 经NaOH预处理样品,酶解 72 h 后糖化率为38.6%,比原料糠醛渣低21.0个百分点,而经 60 ℃,6 h 碱性过氧化氢处理后的样品,酶解 72 h 糖化率可达到 86.6 %,比原料糠醛渣高27.0个百分点。NaOH预处理后样品红外谱图检测,证明生成了新的醚键。碱法预处理后的样品结晶度要比未处理的样品的稍高,且表面更加光滑。     

Enhanced enzymatic hydrolysis of rice straw pretreated by alkali assisted with photocatalysis technology

BACKGROUND: The fermentable sugars in lignocellulose are derived from cellulose and hemicellulose, which are not readily accessible to enzymatic hydrolysis because of their biological resistance, so that pretreatment of lignocellulose is needed for this process. In this work, a novel lignocellulose pretreatment method using alkali solution assisted by photocatalysis was investigated. RESULTS: The reaction conditions of nano‐TiO₂ dosage and photocatalysis time were optimized at 2 g L^?1 and 1 h, respectively. After pretreatment under these conditions, cellulose in rice straw was increased from 37.5% to 71.5%, and lignin decreased from 18.5% to 9.0%. The results of X‐ray diffraction (XRD), Fourier transform infrared (FT‐IR) and scanning electron microscopy (SEM) analysis showed that the physical properties and microstructure of the straw were changed by this pretreatment, which favored the following enzymatic hydrolysis. The enzymatic hydrolysis rate of the straw pretreated using this technology was verified to be 73.96%, which was 2.56 times higher than that obtained with the alkali procedure. CONCLUSION: The proposed photocatalysis pretreatment technology was more efficient at degrading the lignin and hemicellulose in rice straw than alkali pretreatment, making it more readily available for the following enzymatic hydrolysis process. Copyright © 2009 Society of Chemical Industry     

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%。     

Tensile and lignocellulosic properties of Prosopis chilensis natural fabric

The uniaxial natural fabric Prosopis chilensis was treated with NaOH (alkali), poly (vinyl alcohol) (PVA), and polycarbonate (PC) solutions. The Prosopis chilensis fabric belongs to Leguminosae family. The properties of ligno‐cellulosic fabric and the effect of sodium hydroxide (NaOH) treatment were evaluated using thermal analysis by means of thermogravimetric and differential scanning calorimetry analysis, Autonated total reflection‐fourier transform infrared spectroscopy, X‐ray diffraction (XRD), and field emission scanning electron microscopy. Tensile properties of the untreated and fabric treated with NaOH, PVA, and PC were also studied to assess their performance. The fabric has good thermal resistance on alkali treatment. The FTIR method indicates lowering the hemi cellulose and lignin content by alkali treatment. Further, the XRD studies reveal that crystallinity of the fabric increases on alkali treatment. Tensile properties of the fabric were enhanced on treatments with NaOH, PVA, and PC treatments. © 2010 Wiley Periodicals, Inc. J Appl Polym Sci, 2010