Pretreatment of sweet sorghum bagasse for hydrogen production by Caldicellulosiruptor saccharolyticus

Pretreatment of sweet sorghum bagasse, an energy crop residue, with NaOH for the production of fermentable substrates, was investigated. Optimal conditions for the alkaline pretreatment of sweet sorghum bagasse were realized at 10% NaOH (w/w dry matter). A delignification of 46% was then observed, and improved significantly the efficiency of enzymatic hydrolysis. Under hydrolysis conditions without pH control, up to 50% and 41% of the cellulose and hemicellulose contained in NaOH-pretreated sweet sorghum bagasse were converted by 24 h enzymatic hydrolysis to soluble monomeric sugars. The extreme thermophilic bacterium Caldicellulosiruptor saccharolyticus showed normal growth on hydrolysates of NaOH-pretreated biomass up to a sugar concentration of 20 g/L. Besides hydrogen, the main metabolic products detected in the fermentations were acetic and lactic acid. The maximal hydrogen yield observed in batch experiments under controlled conditions was 2.6 mol/mol C6 sugar. The maximal volumetric hydrogen production rate ranged from 10.2 to 10.6 mmol/(L h). At higher substrate concentrations the production of lactic acid increased at the expense of hydrogen production.     

鲢鱼卵中低分子CPIs的纯化鉴定及改善鱼糜凝胶强度的效果研究

通过比较鲢鱼卵半胱氨酸蛋白酶抑制因子（cysteine proteinase inhibitors,CPIs）粗提过程中的比活力（Azocasein法）,确定其最佳粗提条件为：以含0.1 mmol/L苯甲基磺酰氟（phenylmethanesulfonyl fluoride,PMSF）的20 mmol/L磷酸盐缓冲液（pH 6.0）作为匀浆缓冲液,并于30 ℃对匀浆样进行pH 3.0酸处理10 min,然后碱回调至pH 8.0,CPIs纯度提高了15.54 倍。进一步经SP Sepharose Fast Flow阳离子层析验证表明,与pH 4.0相比,pH 3.0酸处理能高效除去活性峰Ⅱ中的酸碱及热不稳定杂蛋白,使CPIs比活力提高了48.22 倍。采用SephacrylS-200分子筛层析,获得部分纯化的低分子CPIs组分Ⅱ-b和Ⅱ-c,比活力和纯化倍数分别为1 098.59 U/mg、312.10 倍和1 769.23 U/mg、502.62 倍。电泳分析表明,明胶底物-SDS-反相酶谱法无法鉴定Ⅱ-b和Ⅱ-c的抑制活性;而与木瓜蛋白酶在适宜条件下反应后进行的十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳（sodium dodecylsulfatepolyacrylamide gel electrophoresis,SDS-PAGE）则初步鉴定Ⅱ-b和Ⅱ-c中均含有至少7 kD和10 kD两种低分子CPIs。最后经质构分析表明,Ⅱ-b和Ⅱ-c以5 U/g添加入鲢鱼鱼糜时,均能够极显著提高鲢鱼鱼糜凝胶强度（48.77%和55.55%）,抑制软化。     

响应面法优化受精蛋蛋清制备抗氧化肽酶解工艺

以酶解产物的1,1-二苯基-2-三硝基苯肼（1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl radical 2,2-diphenyl-1-（2,4,6-trinitrophenyl）hydrazyl,DPPH）自由基清除率为指标,在单因素试验的基础上,选择酶解温度、pH值、底物质量浓度、加酶量4 个因素,通过Box-Behnken试验设计和响应面分析法优化酶解受精蛋蛋清制备抗氧化肽的最佳工艺条件。结果表明：在酶解温度46 ℃、pH 9.1、底物质量浓度4.28 g/100 mL、加酶量21 000 U/g条件下,所得酶解产物的DPPH自由基清除率活性最强,达到84.97%。碱性蛋白酶酶解得到的产物具有较强的抗氧化活性,优化工艺条件与理论预测拟合度高。     

秸秆中木质素对其超低酸水解过程的影响

以湖北稻草秸秆为研究对象,研究了超低酸水解木质纤维素的适宜条件,测定了适宜条件下的超低酸法水解15种不同种类秸秆的纤维素及半纤维素的转化率、还原糖得率及结晶度的变化。实验结果表明:秸秆投料量3 g、硫酸投料量45 mL(硫酸质量分数0.05%)、搅拌转速500 r/min、反应温度210 ℃、反应时间10 min为适宜的水解条件。对15种不同种类秸秆的水解结果统计得到,随着秸秆中木质素含量的增大,纤维素和半纤维素的转化率都逐渐降低,还原糖得率逐渐降低;通过SEM和X衍射分析水解前后的木质纤维素结构,得到了木质素影响水解过程的方式:1)木质素含量越大,纤维素的结晶度越大,纤维素的非晶化越困难,从而影响了纤维素的水解;2)原木质素不溶于反应体系且在酸性条件下相对稳定,富木质素层的木质素阻碍反应物与产物扩散,使富木质素层内的纤维素、半纤维素水解速率降低;3)木质素含量越高,木质纤维素的富木质素层越厚、强度越大,水解时难以从颗粒表面脱落,进一步降低水解速率。     

铝材表面封孔剂研究

本文根据铝材表面封孔剂的封孔原理,结合封孔剂各组分的物理、化学性质,详细研究了封孔剂的组成、配比对封孔性能的影响,并对封孔剂配方进行了优化,其优化的封孔剂配方(质量比)为:四水合乙酸镍∶乙酸-乙酸钠∶表面活性剂∶防粉剂∶固色剂∶稳定剂=40.0∶ 13.5∶7.0∶ 13.0∶ 19.0∶10.0.在相同工艺条件下对优化封孔剂与进口封孔剂进行了对比试验,结果表明优化的封孔剂能达到与进口封孔剂相同的封孔性能.     

四氯化硅水解制纳米二氧化硅粉体工艺研究

多晶硅合成过程中副产大量四氯化硅。以四氯化硅为硅源,通过水解反应成功合成了二氧化硅粉体。探讨了反应温度、四氯化硅的加料速度、四氯化硅和水的加料比、循环比等条件对二氧化硅比表面积的影响,并利用X射线粉末衍射仪、傅里叶红外光谱仪、比表面测定仪和粒度分析仪等测试工具对所制备的二氧化硅的结构、粒径等参数进行了表征。实验结果表明：在温度为50 ℃,四氯化硅的加料速度为2.0 L/min,加料比［m（四氯化硅）∶m（水）］为0.10~0.15,循环比为10 h-1的条件下,可制得满足橡胶补强剂要求的二氧化硅粉体。     

离子及表面活性剂对甜高粱秆渣酶解的影响

为了提高纤维素酶水解经高温液态水处理后的甜高粱秆渣的效率,探讨了多种阴离子、阳离子以及吐温80(Tween 80)对纤维素酶活力的影响,并初步探讨了Tween 80影响甜高粱秆渣酶解的机制。酶激活试验表明,Br^-、I^-、NO₃^-、Ca²⁺、Mg²⁺和Co²⁺对纤维素酶有激活作用,但对甜高粱秆渣的水解效率提高不明显。添加Tween 80发现,随着浓度的增加,它对纤维素酶的抑制作用增强,而Tween 80添加量为0.175 ml·(g甜高粱秆渣)^-1时,甜高粱秆渣的酶解效率由16.6%提高到37.9%。吸附试验表明,甜高粱秆渣对纤维素酶和Tween 80的吸附达到一定限度后不再上升,Tween 80能显著降低甜高粱秆渣对纤维素酶的吸附。红外光谱分析发现,木质素对Tween 80的吸附要强于它对纤维素酶的吸附。     

人工湿地植物制备燃料乙醇研究进展

近年来,石油资源短缺,利用木质纤维素制备燃料乙醇越来越受到重视,本文以人工湿地植物为研究对象,利用人工湿地植物制备燃料乙醇,可以减少有害气体的排放、缓解粮食原材料的紧缺、减少植物处理不当产生的二次污染。但同时存在乙醇产率低、纤维素酶价格贵、木质纤维素预处理过程不成熟等问题。本文首先从人工湿地植物的抗性及去污能力、种间合理搭配及综合利用价值三方面入手,论述了在选择人工湿地植物时应注意的问题。其次重点分析了人工湿地植物及其它木质纤维素的有效成分、人工湿地植物及其它木质纤维素的预处理方法及效果、水解方法及效果,讨论了人工湿地植物制备燃料乙醇的可行性及生产燃料乙醇的研究发展趋势。最后提出,人工湿地植物可以代替粮食作物生产燃料乙醇。     

鮰鱼皮明胶的水解工艺

采用碱性蛋白酶对鮰鱼皮明胶进行水解,先确定水解度的测定方法,并通过单因素试验和正交试验对碱性蛋白酶水解鮰鱼明胶的工艺条件进行优化。结果显示：利用改进的紫外分光光度法测定鮰鱼皮明胶水解液的水解度,此方法操作简单、结果较准确,可快速测定明胶的水解度。碱性蛋白酶水解明胶的最佳工艺条件为加酶量4000U/mL、酶解温度50℃、pH9.5、酶解时间3h,此时明胶的水解度达到35.12%。     

木质纤维素预处理技术及其机理研究进展

由于生物质能源具有储量大、分布广、可再生等特点而被人们开发为煤、石油、天然气等化石燃料的替代能源,将木质纤维素转化为燃料乙醇是生物质能源开发利用的一个重要方向。纤维素、半纤维素和木质素是组成木质纤维素的主要成分,它们之间通过共价和非共价键结合形成致密的结构,阻碍了酶对木质纤维素的降解,因此在将木质纤维素酶解发酵之前必须进行预处理。本文综述了生物法、物理法、化学法和物理化学法四大类预处理技术及其相关原理并对木质纤维素预处理技术发展前景作了展望。