基于BP神经网络的棉秆酶解糖化的模拟与优化

新疆棉秆资源丰富,将棉秆酶解生成可发酵糖,有利于其高值化利用。本研究以棉秆为原料,将其经过Na OH处理后,以纤维素酶用量、酶解温度、水解时间和固含量为输入参数,以酶解得到的还原糖产率为目标输出,在Box-Behnken设计实验的基础上,采用BP神经网络对经Na OH处理后的棉秆在纤维素酶中酶解的过程进行模拟与优化,建立了棉秆在纤维素酶中酶解糖化的神经网络模型,优化了棉秆在纤维素酶中酶解的工艺。模型分析结果表明:优化的神经网络模型均方误差小,回归值为0.9571,网络性能稳定,预测结果准确。通过模型优化获得最优的酶解条件为:酶用量为70 FPU/g,温度为46.31℃,酶解时间为72 h和固含量为7.5%,获得还原糖产率最高为62.14%;XRD、SEM和FT-IR的分析结果表明:Na OH预处理能有效除去木质素,使纤维素的含量相对升高,与纤维素酶的接触位点增多,从而提高棉秆的水解产率。     

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.     

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%.     

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%.     

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%.     

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%。     

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%.     

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。     

不同反应器条件下纸浆蔗渣的酶法水解反应过程研究

以蒸煮时间为5.5h、温度155－160℃、P＝0．6MPa、pH4．5的纸浆蔗渣为底物，采用Yakult Onozuka R-10的纤维素酶，在50℃、pH5．0的条件下，考察了釜式和固定床反应器对蔗渣法水解的影响，测定了在不同底物浓度、不同搅拌强度和不同循环流速下还原糖的得率。结果表明，对釜式反应器来说，底物浓度高则转化率低，搅拌强度加大对纤维素水解有利；对固定床反应器而言，循环流速增加，可提高蔗渣的酶解还原糖得率。从工业化的过程来说 ，采用固定床反应器蔗渣酶解反应釜式反应器有利。     

黄酮类化合物的酶法去糖基化修饰研究

研究了纤维素酶和果胶酶在假酸浆提取物制取黄酮苷元过程的酶解工艺.依次对纤维素酶、果胶酶及复合酶进行了去糖基化修饰研究.结果表明,复合酶去糖基化作用相较于两酶单独作用效果更佳,其最佳工艺条件为:pH值为假酸浆提取物的自然pH值,酶解温度为40℃,含酶量为纤维素酶和果胶酶各0.5%,酶解时间4 h,还原糖浓度显著提高.     

酶法水解鸡肝的工艺研究

采用5种蛋白酶分别对鸡肝进行水解,以水解度为指标,通过单因素试验,对原料预处理方法、酶解温度、pH、酶用量(E/S)、底物浓度及酶解时间等酶解条件进行优化,确定了Alcalase、Neutrase、Protamex、Fla-vourzyme以及木瓜蛋白酶水解鸡肝的工艺条件.综合比较酶解产物的水解度、氮回收率、感官质量和胆固醇含量发现,Alcalase水解能力最强,且产物苦味较弱;而Flavourzyme所得水解产物感官质量最好,无苦味,且具有较好的鲜味;酶解产物中均不含胆固醇.优选Alcalase用于单酶水解鸡肝,通过正交实验优化确定其最佳水解条件为:温度60℃,pH值8.0,加酶量1.25%,水解时间2.5h,底物浓度7.5%.在此条件下所得酶解液水解度为52.62%,氮回收率为85.32%.     

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%。     

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。     

大米蛋白水解条件的响应面法优化

运用响应面法优化大米蛋白酶法水解条件,提高大米蛋白水解度和提取率。本研究首先应用单因素实验法分析酶添加量、温度、pH值以及酶解时间对大米蛋白水解的影响;然后在单因素实验基础上,进一步采用Box-Behnken法进行实验设计,考察上述4个因素对大米蛋白水解度和蛋白质提取率的影响。研究结果表明最佳酶解条件为温度62℃,酶添加量2.5%,pH值8.2,酶解时间10.5h,此时大米蛋白的水解度可达到41.5%,蛋白质提取率可达93.1%。研究成果可为酶解制备可溶性大米蛋白肽的工业化应用提供参考。     

纤维素酶法提取玫瑰花渣多糖工艺研究

采用单因素实验和L9（34）正交试验,研究纤维素酶酶解时间、酶解温度、酶解pH、酶加量对多糖得率的影响。利用还原糖测定仪测定经酸水解的多糖。结果表明,酶的反应温度和酶解pH值是提取玫瑰多糖的主要因素。最佳工艺方案为：酶反应温度50 ℃,酶反应pH值为4.6,酶反应时间150 min,酶加量为4.5%。酶反应完后以料液比1∶30在100℃下提取5 h,在此工艺条件下,提取液中玫瑰多糖的得率为11.1%,可溶性多糖提取率为4.49%。     

康宁木霉液态发酵高产纤维素酶和木聚糖酶的研究

对选育的一株康宁木霉（Trichoderma koningii）QF-02进行了液态发酵生产纤维素酶和木聚糖酶的研究。实验结果表明：碳源的种类及性质是影响产酶的关键因素,价廉易得的天然稻草是其产酶的良好碳源。在培养基组成为40目稻草粉4g、Mandels营养液100mL、起始pH值4.8的优化培养条件下,摇瓶培养120h所得3种酶的平均活力分别为：滤纸酶活（FPA）1.43IU/mL, β-葡萄糖苷酶活0.36IU/mL, 木聚糖酶活176.8IU/mL。与商品纤维素酶制剂相比,在FPA载量相同(3FPU/g原料)的情况下,自制的复合酶在水解碱预处理稻草和天然稻草时,总还原糖产量比商品纤维素酶提高55%和40%,葡萄糖产量提高33%和12%。研究结果还表明木聚糖酶和纤维素酶具有协同酶解木质纤维素的作用。     

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.     

金属离子及表面活性剂对纤维素酶水解预处理玉米秸秆的影响

研究了不同的金属离子及表面活性剂对纤维素酶水解的影响,试验表明添加某些金属离子及表面活性剂能够促进纤维素酶的水解,其中Cu2 和Tween80促进效果最佳。50g反应体系在pH 5.0、温度50℃、预处理玉米秸秆（PCS）10 wt%、1300纤维素酶(泽生科技)加入量1g条件水解3 h,添加20 mg/L Tween80的水解液中还原糖浓度比不加Tween80时提高21.3%;添加0.13 mmol/LCu2 的水解液中还原糖浓度比不加金属离子时提高38.2%。     

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%。