红柳制备低聚木糖和纤维低聚糖的研究

以固沙先锋植物红柳为原料,经蒸汽爆预处理,采用纤维素酶法水解制备低聚木糖和纤维低聚糖。将100g红柳于温度200℃、维压时间3 min条件下蒸汽爆破处理,蒸爆液中获得8.74 g低聚木糖,低聚木糖得率49.80%。红柳蒸汽爆破物料在用碱量25%(以Na2O计)、固液比1∶6(g/m L)、硫化度30%、160℃电加热油浴锅中处理90 min,木质素脱除率96.20%,纤维素回收率82.80%。蒸汽爆破-硫酸盐处理红柳于底物质量分数5%、50℃、p H为4.8条件下,经酶用量为20μmol/(min·g)的低β-葡萄糖苷酶活力纤维素酶三段水解24 h,纤维低聚糖得率49.03%,纤维素酶对纤维低聚糖的选择性60.09%。蒸汽爆破预处理适用于红柳制备低聚木糖,三段水解技术有利于预处理红柳渣制备纤维低聚糖,选择性高。     

酸催化蒸汽爆破预处理提高蔗渣酶解性能研究

采用常规蒸汽爆破以及酸催化蒸汽爆破对甘蔗渣进行预处理,利用扫描电镜（SEM）对比观察这两种汽爆方法对残渣表面结构形态的影响,对比分析汽爆液的糖类、汽爆残渣组分,最后通过纤维素酶解试验评价汽爆残渣的酶解性能。结果表明,常规蒸汽爆破和酸催化蒸汽爆破均能提高蔗渣原料的酶解性能,但是常规蒸汽爆破需要在较高的处理压力（〉2.0MPa）下才能明显水解半纤维素,破坏纤维素的天然结晶结构,显著提高蔗渣的酶解性能。酸催化蒸汽爆破只需很低的汽爆压力（0.7MPa）就能充分水解蔗渣半纤维素,而且对蔗渣纤维天然结构的破坏程度也要大得多,残渣的酶解率达到49.1%,比常规同一蒸汽爆破压力条件下的酶解率（25.1%）几乎高出一倍。酸催化汽爆残渣的酶解性能随汽爆压力的提高而改善,从半纤维素到木糖的收率则随压力的升高而降低,采取两步蒸汽爆破法,将可以同时获得高的木糖收率和高的纤维素酶解效率。     

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%。     

汽爆及发酵处理对藜麦秸秆挥发性风味物质的影响

藜麦秸秆是良好的饲用原料,为了提高其消化利用率,本文依次对该秸秆进行低强度蒸汽爆破(0.5、1.0、1.5 MPa,5 min)及生物厌氧发酵(25℃,7 d)处理,并采用顶空固相微萃取与气质联用法分析汽爆及发酵前后样品中挥发性风味成分的变化.结果表明,藜麦秸秆的挥发性风味成分主要为醇类、酯类、醛类、芳香类等,其中1.0 MPa汽爆处理产生的风味物质最多,共计93种,并且1.0 MPa汽爆秸秆发酵后芳香类、醇类、酯类风味物质比例显著提高.总之,1.0 MPa汽爆及发酵的复合处理可以改善藜麦秸秆风味及适口性.     

预处理方法对细菌降解玉米秸秆产氢能力的影响

为提高细菌降解玉米秸秆产氢能力,实验研究了酸化汽爆预处理、硫酸预处理、氢氧化钠预处理和氨水预处理4种预处理方法对细菌Clostridium sp.X9降解玉米秸秆发酵产氢能力的影响.结果表明,酸化汽爆为最佳的预处理方式.在酸化汽爆预处理条件为硫酸体积分数1%、汽爆温度121℃和汽爆时间2 h时,纤维素降解产氢细菌Clostridium sp.X9利用酸化汽爆玉米秸秆产氢获得的最大产氢率和玉米秸秆降解率分别为6.4 mmol/g和47.8%.液相代谢末端产物主要为丁酸、乙酸和乙醇.     

玉米秸秆瞬间蒸汽爆破预处理的回归优化和结构分析

采用响应面法回归分析优化瞬间蒸汽爆破预处理玉米秸秆过程,研究了汽爆压强、维压时间以及填料量三因素对酶解糖产率的影响,基于Box-Behnken设计,分析并获得了一个二阶线性方程模型,能够较好地拟合实验值。获取的最优条件为汽爆压强3.5MPa,维压时间50s,填料量60g,此时糖产率达到54.37%,相比于未处理物料,其糖化率提高了1.88倍。采用扫描电镜、X射线衍射分析以及傅里叶红外光谱对处理前后的物料进行结构和组分分析,与未处理的物料相比,处理后的物料结晶度明显降低,颗粒度减小,可及度显著提高。     

脱脂米糠的常压稀酸水解与脱色研究

探究了脱脂米糠在常压稀酸水解为可发酵糖的最佳工艺条件. 经过单因素和正交试验得出优化方案为：1 g原料,加入20 mL 4%HCl,并添加5 mL 1%ZnCl2沸腾加热100 min,总糖得率可以达到59.6%;从降低成本方面考虑,稀硫酸效果要优于稀盐酸. HPLC测定水解糖液组分中有木糖、阿拉伯糖、葡萄糖、果糖和麦芽糖五种糖,其中可被乳酸菌等发酵微生物利用的葡萄糖等占了近95%.     

小麦秸秆的蒸汽爆破及其产物表征

采用蒸汽爆破对小麦秸秆进行处理,并通过傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、X射线衍射仪(XRD)、热重分析(TGA)、扫描电镜(SEM)对处理前后的物料进行表征.结果表明:小麦秸秆在压力1.8 MPa、保压时间6 min的条件下半纤维素的脱除效果较好,半纤维素脱除了88.2%;蒸汽爆破使得小麦秸秆原本的抗降解屏障被破坏;物料中半纤维素大量降解并脱除,细胞壁被破坏,所得纤维束结构松弛,表面积增大;物料结晶度由57.4%增至63.4%;最大分解速率温度向高温方向移动,由330.7℃升至383.7℃.     

低密度高强度炭材料的制备研究

以活化石油焦粉为原料,煤沥青为粘结剂,在不同成型压力和保压时间下制备的生坯样品并焙烧,成功制得高强度炭材料.对样品进行力学性能检测以及SEM,TGDTA,XRD分析,并阐明了活化原料与粘结剂相互作用机理.试验结果表明,随着保压时间和成型压力的增加,生坯体密及焙烧品性能都有所提升.在保压时间为20min,成型压力为200MPa时,焙烧后样品体积密度为1.54g/cm~3,抗压强度119 MPa,抗折强度61 MPa,各项性能均优于未活化石油焦粉原料所制样品.     

蒸汽爆破处理对板材渗透性的影响

对柞木(蒙古栎)板材和红栎板材进行了压力为0.25、0.40和0.55 MPa的蒸汽爆破预处理,并测量了板材在爆破以后的横向气体渗透性.与未爆破板材的横向气体渗透性相比,经过蒸汽爆破预处理后板材的渗透性得到不同程度的提高,而且蒸汽爆破处理的压力越大及处理温度越高,处理后板材的渗透性越大;板材的厚度越薄,蒸汽爆破处理后其渗透性越大.爆破次数对板材的渗透性也有一定的影响,爆破次数越多,其渗透性越大.     

Optimization of butanol production from corn straw hydrolysate by <Emphasis Type="Italic">Clostridium acetobutylicum</Emphasis> using response surface method

Butanol is a new kind of very potential biofuels.Enzymatic hydrolysis of corn stalk was utilized in this study to produce butanol by Clostridium acetobutylicum CICC 8008.Plackett-Burman (P-B) design and Central Composite Design (CCD) were adopted to screen crucial factors during fermentation as well as the optimization of experimental conditions.The result demonstrated that among the seven factors,namely,Yeast extract,(NH 4) 2 SO 4,KH 2 PO 4,MgSO 4,FeSO 4,CuSO 4 and CaCO 3,only CaCO 3 was selected as the most critical factor.The optimization experiment results for CaCO 3 usage,temperature and reaction time by CCD were determined to be 5.04 g/L,35°C and 70 h,respectively.A corresponding mathematical model was established to predict the fermentation experiment and maximum butanol yield of 6.57 g/L was acquired.The result of verification experiment under the optimum conditions showed that 6.20 g/L was the maximum butanol yield.This demonstrated that statistical method was a powerful tool for the optimization of butanol production from enzymatic hydrolysis of corn stalk.     

多粘类芽孢杆菌同步糖化发酵玉米粉生产(R,R)-2,3-丁二醇

【目的】对多粘类芽孢杆菌Paenibacillus polymyxa的玉米粉同步糖化发酵工艺进行优化,以获得低成本、高效的(R,R)-2,3-丁二醇生产技术。【方法】研究玉米粉浓度、氮源种类和氮源浓度对菌体生长、耗糖能力以及(R,R)-2,3-丁二醇产量、产率、得率和转化率的影响,并在此基础上进一步考察培养基中其它成分对(R,R)-2,3-丁二醇发酵的影响。【结果】优化后的培养基组分为玉米干粉140g/L,酵母粉30g/L,Na_2HPO_4 3g/L,KH_2PO_43g/L,(NH_4)2SO_42g/L,MgSO_40.8g/L,微量元素溶液2mL/L。使用优化后的培养基进行同步糖化发酵,发酵50h后(R,R)-2,3-丁二醇产量达到56.28g/L(光学纯度为98.3%),对葡萄糖的得率为0.44g/g,产率为1.13g/(L·h)。【结论】(R,R)-2,3-丁二醇生产技术低价高效,可为其工业化生产提供参考。     

固定化混合菌种发酵玉米秸秆水解液的研究

通过固定化混合菌种发酵法,研究了嗜单宁管囊酵母（Pachysolen tannophilus）和酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）共固定于海藻酸钙中发酵玉米秸秆水解液工艺。研究结果表明,所得到的固定化混合菌种能同时利用玉米秸秆水解液中的木糖和己糖共同发酵,其效果明显优于游离混和菌种发酵,也明显优于S.cerevisiae和P.stipitis两种细胞共固定发酵。在发酵周期24h,初始pH值6.0,初始糖浓度118.42g/L的条件下,酒精转化率可达到0.4g/g糖。     

Ethanol production from corn stover pretreated by electrolyzed water and a two-step pretreatment method

Pretreatment is one of the most important unit operations for ethanol production from biomass feedstocks.In this study,corn stover was used as a feedstock to examine the effectiveness of two pretreatments:electrolyzed water pretreatment and a two-step pretreatment.Electrolyzed water was employed as a catalyst to conduct one-step pretreatment of corn stover at three temperatures(165,180 and 195°C) and three treatment times(10,20 and 30 min).During the two-step pretreatment process,an organic alkaline solution of 1%(w/w) NaOH in 70%(w/w) ethanol was used for lignin removal in the first step,followed by a second step using hot water.No furfural or 5-hydroxymethyl furfural was detected in the hydrolysates from both pretreatment methods when the detection limit of the HPLC was 0.2 g/L.The highest glucan conversion yields were 83% obtained at 195°C for 30 min with acidic electrolyzed water and 83% by the two-step process,where the second step of the pretreatment was at 135°C for 30 min.The hydrolyzates from the two pretreatment methods showed good performance in Saccharomyces cerevisiae fermentation tests.The two new methods may provide promising alternatives for the pretreatment of biomass for ethanol production.     

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%.     

Cellulose-hydrogen production from corn stalk biomass by anaerobic fermentation

Cellulose-hydrogen production from corn stalk by lesser panda manure was carried out in batch tests and a 5 L scale-up continuously stirred anaerobic bioreactor(CSABR),respectively.The bio-pretreatment of corn stalk was found most effective at 25℃ using microbe additive of 7.5 g/kg,in which the yields of soluble saccharides(SS) and lactic acid were 212 mg/g-TS and 21 mg/g-TS,respectively.The maximum cumulative H2 yield(176 ml/g-TS) and H2 production rate(14.5 ml/g-TS h-1) were obtained at pH 5.5,36℃ by trea...     

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%。     

热碱预处理对玉米秸秆厌氧消化的影响

在55℃下利用氢氧化钙和氢氧化钾对玉米秸秆进行预处理,考察氢氧化钾和氢氧化钙两种热碱预处理对玉米秸秆中温厌氧消化的影响。结果表明,相同浓度的碱用量下,KOH预处理后厌氧消化产气效果明显优于Ca(OH)₂ 预处理。0.5%KOH和2.0%Ca(OH)₂耦合的预处理效果与1.5% KOH以及1.5%Ca(OH)₂单独预处理效果相当,累积单位挥发性固体（VS）甲烷产量为247.3mL/g,相比于未预处理组甲烷产量提高了58.7%,说明可以用2.0%Ca(OH)₂代替1.0% KOH。从成本节约的角度,1.5%Ca(OH)₂为最佳的热碱预处理条件,累积单位VS甲烷产量为242.2mL/g,比未预处理效果提高了55.4%。     

化学沉淀-溶剂沉淀法脱除湿法磷酸中氟的研究

 以乙醇为溶剂,RNH₂为沉淀剂,采用化学沉淀-溶剂沉淀法对湿法磷酸进行净化,在乙醇与预处理酸体积比为2.0、溶剂沉淀剂用量为3.5%、反应温度40℃、反应时间100min条件下,脱氟率可达到96%以上,磷收率为86%以上.