棉花秸秆纤维素酶水解的神经网络模拟优化及混合酶水解的协同作用

为了提高棉秆的还原糖产率,为新疆棉秆的糖化利用研究奠定一定的基础,本文选用酶解温度、纤维素酶用量、pH和水解时间为输入参数,还原糖产率为目标输出参数,在响应曲面设计实验的基础上,采用人工神经网络对H_2S_O4处理棉秆在纤维素酶中的水解过程进行模拟与优化,建立其神经网络模型(4-5-1),得到棉秆在纤维素酶中水解的最优条件为酶解温度45.32℃、纤维素酶用量434.23 FPU、pH 4.98和水解时间68.37 h,最优条件下还原糖产率最高,为72.93%;经过分析得知纤维素酶用量是影响棉秆酶解产糖的主要因素,当纤维素酶用量为150FPU,并向纤维素酶中添加125 IU木聚糖酶时,棉秆经混合酶酶解后的还原糖产率增大至92.42%,比纤维素酶酶解的还原糖产率提高了1.27倍。     

稀盐酸水解棉秆产糖工艺的神经网络模拟与优化

稀酸水解可以提高生物质中糖类物质的释放。为提高稀盐酸水解棉秆产糖的效率及棉秆的高值化利用奠定应用基础,本研究以棉花秸秆为原料,以反应温度、时间、盐酸浓度和固含量为考察因素,选择木糖和葡萄糖产量作为期望输出,在响应曲面实验的基础上采用神经网络对稀盐酸水解棉秆产糖的过程进行预测和优化,建立稀盐酸水解棉秆制糖工艺的神经网络模型,得到稀盐酸水解棉秆的最佳工艺条件:在132℃,45 min,0.6 mol/L和10%时,木糖和葡萄糖产量分别为6.89 g/L和2.85 g/L。SEM和XRD分析结果表明,水解过程中无定形纤维素和半纤维素被水解。     

胡芦巴半乳甘露聚糖酶法改性的工艺条件

采用正交实验法优选纤维素酶降解胡芦巴半乳甘露聚糖的最佳工艺条件,以黏均分子质量和还原糖得率为指标,考察了酶解温度、酶解时间、酶用量及pH对降解效果的影响.结果表明,纤维素酶降解最佳工艺条件为:酶用量1500U/g,酶解温度50℃,pH 5.0,酶解时间150min,影响降解工艺的主次因素顺序为:酶解温度>酶用量>酶解时间＞pH.所得产物的黏均相对分子质量1.2×105,还原糖得率5.1%.     

酶解作用对豆浆乳化性能的影响

利用纤维素酶和蛋白酶处理豆浆,以乳化活性和乳化稳定性为主要指标,考察酶用量、酶解时间、蛋白酶种类对豆浆乳化性能的影响。结果表明:纤维素酶处理可增加豆浆中乳化性成分的含量,豆浆的乳化活性和稳定性都随之提高。纤维素酶用量达到0.09%后,酶处理时间达到45 min后,豆浆各指标变化趋于平稳。豆浆蛋白水解度随木瓜蛋白酶和中性蛋白酶用量和酶解时间的增加而增加。在相同酶用量和水解时间下,两种酶处理后的水解度基本相同,但在0.12%的蛋白酶用量下,木瓜蛋白酶处理30 min的豆浆具有更好的乳化活性和稳定性。与对照组相比,纤维素酶和木瓜蛋白酶处理均能提高豆浆乳化性。     

大豆秸秆纤维素菌水解条件的研究

以氨水预处理大豆秸秆为原料,研究了康氏木霉固态发酵产纤维素酶及纤维素酶水解的条件,结果表明:较适宜的产酶条件是温度30℃,pH5.0,培养基固液比1∶2.5,时间为96h,产纤维素酶活力为798.84FPU L,以所产纤维素酶进行酶水解,较适宜条件为:温度55℃、pH为5.6、时间36h、酶水解率为6.98%.由液相谱图经定性分析知酶解液的主要成分为葡萄糖、纤维二糖和木糖,为下一步乳酸发酵实验提供了参考数据.     

超声波辅助碱预处理蔗渣的研究

为了提高蔗渣的酶解产糖率,利用超声波辅助碱预处理蔗渣。碱处理的单因素实验和超声波辅助碱的正交试验表明,超声波辅助碱预处理蔗渣最佳参数为:碱的最佳浓度为1%、最佳处理时间为60 min、最佳处理温度为80℃。在超声波辅助碱预处理蔗渣最佳条件下,酶解产糖率的单因素实验最佳条件为:酶解最佳时间为30 h,最佳酶用量为6.0 FPU,最佳酶解温度为50℃。超声波辅助Na OH预处理蔗渣是一种能有效降低预处理温度,提高酶解产糖量,提高物料的可及性,提升生产效率,降低纤维素转化为乙醇生产成本的预处理方法。     

汽爆玉米秸秆渣诱导产纤维素酶及其水解特性

为提高玉米秸秆的生物降解效率,研究了汽爆处理玉米秸秆渣对纤维素酶的诱导作用及所产纤维素酶的水解特性。结果表明：玉米秸秆采用汽爆处理可以去除大量的半纤维素成分,获得的汽爆渣对里氏木霉NL02合成纤维素酶的诱导作用良好,以10 g/L的汽爆渣为碳源发酵7 d滤纸酶活达到1.90 U /mL。发酵5 d获得的汽爆酶水解效果最佳,当酶用量25 U/g,底物质量浓度50 g/L条件下,水解24 h酶解得率达到95.9%,水解48 h葡萄糖产率为76.4%。当汽爆渣质量浓度为80 g/L,酶用量为15 U/g时,48 h酶解效率达到90.1%,葡萄糖产率为62.9%。     

响应曲面法对玉米秸秆稀酸水解还原糖条件的优化

目的研究玉米秸秆纤维素在稀酸水解过程中各个因素对还原糖产率的影响,并对玉米秸秆纤维素稀酸水解条件进行优化.方法针对我国辽宁沈阳地区的农作物种植与能源需求现状,利用响应曲面设计试验方法(RSM),选择酸投加量、搅拌温度、水解时间作为试验因子,建立3因素3水平响应曲面回归模型进行分析,将还原糖产率作为响应值并进行曲面分析.结果 3个影响因子对还原糖产率均具有显著影响(P0.05).所得回归方程R~2值为0.9021,P0.05,足够精度值为5.962,说明模型高度显著,可以在设计范围内对响应值进行预测.模型预测最佳水解条件为温度58.21℃,水解时间2.86 h,稀酸投加量112.55 mL.利用最佳水解条件进行验证试验,溶液总体积为165 mL,经过试验验证:玉米秸秆稀酸水解的还原糖产率为60.45%,此时,水解液中还原糖质量浓度为0.015 g/mL.结论搅拌温度与水解时间两因素对还原糖产率影响较为明显,该模型可以较好地预测出玉米秸秆纤维素稀酸水解的最佳反应条件与还原糖产率.     

不同预处理方法对棉秆酶水解的影响

研究稀硫酸法、亚硫酸法、亚硫酸盐法预处理的化学药品添加量对棉秆酶水解的影响,对预处理前后的棉秆进行扫描电镜观察,并对3种方法进行了比较.在固液比1∶4、温度180,℃、保温20,min的预处理条件下,纤维素酶用量(相对于绝干底物)10 U/g、纤维二糖酶用量(相对于绝干底物)3.6 U/g的酶水解条件下,稀硫酸法预处理在98%浓硫酸添加量为5.52%时,棉秆的酶水解转化率为42.63%;亚硫酸法预处理在亚硫酸添加量7%时,棉秆的酶水解转化率为81.25%;亚硫酸盐法预处理在98%浓硫酸添加量0.92%、亚硫酸氢钠添加量为8%时,棉秆的酶水解转化率为70.06%.     

纤维素酶酶解苹果渣的工艺条件

研究了纤维素酶酶解苹果废干渣转化为还原糖的适宜条件 ,实验讨论了不同的温度、酶解时间、酶解底物初始 p H值、底物质量分数、纤维素酶添加量及碱处理条件下对酶解效果的影响。实验结果表明 ,纤维素酶酶解苹果干渣的最适宜条件是在不经过碱处理 ,50℃ ,p H初始值为 5.0 ,纤维素酶用量为每克底物 2 0× 0 .0 1 667× 1 0 -6mol/s的情况下酶解 1 2 h,而底物质量分数在实验所选时间范围内对酶解效果无明显影响     

纤维素酶法提取花生壳中木犀草素工艺研究

研究纤维素酶法提取花生壳中木犀草素的最佳工艺条件。方法:采用紫外分光光度计在波长为n=408nm处测定木犀草素含量,以提取率为指标,分别考察了料液比、酶用量、酶解时间、酶解温度、回流时间对其含量的影响。纤维素酶酶解花生壳的最佳工艺条件:料液比1:8(w/v)、酶用量0.1%、酶解时间1.5h、酶解温度50℃、回流时间1.5h。     

豆粕酶解及其品质改善研究

为充分利用豆粕资源,提高蛋白质消化率,减轻非淀粉多糖的抗营养作用,采用中性蛋白酶、酸性蛋白酶、纤维素酶和木聚糖酶4种酶制剂,以不同组合方式在自然p H值的条件下对豆粕进行酶解,逐一研究酶用量及酶解时间对豆粕品质的影响,并对p H值、蛋白质水解度、还原糖释放量和感官评价等指标进行综合分析。结果表明:添加30 U/g中性蛋白酶和50 U/g酸性蛋白酶水解48 h后,最大蛋白质水解度达到22. 7%;添加30 U/g中性蛋白酶、50 U/g酸性蛋白酶、50 U/g纤维素酶和50 U/g木聚糖酶48 h后,还原糖释放量达到最大值1. 91%。     

玉米秸秆超声辅助酶水解

利用超声波技术研究了外加超声场条件下玉米秸秆的纤维素酶水解过程.结果表明:超声波可有效地提高玉米秸秆的纤维素酶水解得率,减少酶用量.在超声频率20 kHz、功率30 W、作用时间10 min的超声场下,纤维素酶的最适滤纸酶活用量为20IU/g,最适水解温度为50℃,最适pH为4.8,其48 h酶解得率达到27.3%,比未加超声波时酶解得率提高了48.3%.     

酶水解纤维素条件的优化

为了探究酶水解纤维素的最优条件,以麦草浆为原料,研究纤维素酶用量、pH、水解温度、底物质量分数和酶水解时间对酶水解得率的影响,通过正交实验对酶水解纤维素的工艺条件进行优化.最佳条件为:酶用量27,U,pH,5.5,水解温度50,℃,底物质量分数2%,水解时间60,h.在此条件下,酶水解得率可以达到75.8%.     

麦草碱性亚硫酸盐制浆废液的木聚糖酶解特性

优化了嗜碱芽孢杆菌(Bacillus alkalophilus)木聚糖酶、里氏木霉(Trichoderma reesei)木聚糖酶和Pulpzyme HC 2500木聚糖酶3种木聚糖酶对麦草碱性亚硫酸盐制浆(ASP)废液的酶解工艺,并比较了它们的酶解特性。结果表明:嗜碱芽孢杆菌木聚糖酶在酶用量6.0μmol/(mL·min)、pH7.0、温度50℃、时间8 h和废液质量分数50%的条件下,相对多糖水解率为27.7%;里氏木霉木聚糖酶在酶用量10.0μmol/(mL·min)、pH5.0、温度50℃、时间8 h和废液质量分数50%的条件下,相对多糖水解率为48.5%;Pulpzyme HC 2500木聚糖酶在酶用量8.33μmol/(mL·min)、pH8.0、温度55℃、时间4 h和废液质量分数50%的条件下,相对多糖水解率为48.0%。比较认为,Pulpzyme HC 2500木聚糖酶具有较高的酶解效率,经该酶酶解处理,ASP废液中还原糖含量由1.2 g/L提高到11.1 g/L。大分子聚糖的降解有利于后续木质素磺酸盐的分离提取和利用。     

麦草碱性亚硫酸盐制浆废液的木聚糖酶解特性

优化了嗜碱芽孢杆菌(Bacillus alkalophilus)木聚糖酶、里氏木霉(Trichoderma reesei)木聚糖酶和Pulpzyme HC 2500木聚糖酶3种木聚糖酶对麦草碱性亚硫酸盐制浆(ASP)废液的酶解工艺,并比较了它们的酶解特性。结果表明:嗜碱芽孢杆菌木聚糖酶在酶用量6.0μmol/(mL·min)、pH7.0、温度50℃、时间8 h和废液质量分数50%的条件下,相对多糖水解率为27.7%;里氏木霉木聚糖酶在酶用量10.0μmol/(mL·min)、pH5.0、温度50℃、时间8 h和废液质量分数50%的条件下,相对多糖水解率为48.5%;Pulpzyme HC 2500木聚糖酶在酶用量8.33μmol/(mL·min)、pH8.0、温度55℃、时间4 h和废液质量分数50%的条件下,相对多糖水解率为48.0%。比较认为,Pulpzyme HC 2500木聚糖酶具有较高的酶解效率,经该酶酶解处理,ASP废液中还原糖含量由1.2 g/L提高到11.1 g/L。大分子聚糖的降解有利于后续木质素磺酸盐的分离提取和利用。     

果胶提取工艺优化及其对冷冻面包品质的影响

对橘皮中果胶的提取工艺进行了优化,通过纤维素酶和超声波的辅助处理使果胶产率得以提升,实验条件如下:纤维素酶用量25 U/m L,酶解时间35 min,酶解温度50℃,酶解p H值2.0,超声提取时间35min,超声提取温度55℃.果胶的添加可使面包品质发生变化,添加果胶的面团在最大拉伸阻力和二氧化碳产气能力方面均有明显提升,添加果胶与否对面包的比容影响较小,冷冻面包与新鲜面包相比,以上指标变化情况基本一致.     

添加外源物对蒸汽爆破玉米秸秆酶水解性能的影响

研究了8种添加物辅助单、双酶水解蒸汽爆破玉米秸秆的效果和规律。结果表明,在8种外源物中,添加Tween-80对β-葡萄糖苷酶和纤维素酶水解的促进作用最佳,可显著提高酶水解得率和酶活的稳定性。在底物纤维素质量浓度为50 g/L、纤维素酶用量为15.0μmol/(min.g)、β-葡萄糖苷酶用量为30.0μmol/(min.g)的条件下,添加4.0 g/L Tween-80反应48 h,纤维素水解生成葡萄糖和总还原糖的酶解得率分别达到86.85%和93.45%,较空白对照分别提高了7.34%和9.59%,其中可发酵性葡萄糖占总还原糖的92.94%。进一步考察该酶解条件下的蛋白质和酶活回收率,结果表明:添加Tween-80后可溶性总蛋白质的回收率提高了56.83%,β-葡萄糖苷酶和纤维素酶酶活回收率分别提高了16.87%和40.04%。     

复合酶水解餐厨垃圾研究

以纤维素酶、漆酶、α-淀粉酶等进行了实际餐厨垃圾水解研究。考察了酶的用量、各酶的比例、餐厨水解液pH、温度和水解时间等因素对水解结果的影响。结果表明,餐厨垃圾在3种酶作用下,水解速度加快,糖化液中还原糖占干物质的质量分数(DE值)和sCOD增加,固形物含量明显减少。正交试验结果表明,在优化条件下,餐厨垃圾4 h内DE值达到38.6%,TS值(混合液底物质量分数)比空白组减少28.63%,溶液sCOD达到23.2 g/L。     

铜藻膳食纤维提取条件的研究

以铜藻为原料,采用化学与酶解结合的方法,经酶解、碱提取、沉淀、漂白、活化、烘干等工艺处理提取膳食纤维,研究了酶解、碱提取、漂白工艺条件对铜藻膳食纤维提取的影响,用正交设计法筛选出铜藻膳食纤维提取的最优工艺条件。由正交试验结果分析可知,酶解工艺的最优条件为:纤维素酶用量90U/g、木瓜蛋白酶用量5000U/g、酶解时间1.5h;碱提取工艺的最优条件为:20倍的200g/LNa2CO3溶液、处理时间2h、处理温度85℃;漂白工艺的最优条件为:3倍的0.3%Na-ClO溶液、pH7、漂白时间40min。结果表明:在该工艺条件下提取的铜藻膳食纤维的产率为35.4%,颜色较白,总膳食纤维干基含量为78.6%,膨胀力为85.8mL/g,持水力为4220.0%,蛋白质含量0.45%,总灰分含量为18.3%。该方法所提取的铜藻膳食纤维的产率较高。