稀硫酸预浸渍对玉米秸秆蒸汽爆破预处理的影响

为提高纤维素乙醇生产中传统蒸汽爆破预处理的效果,以稀硫酸（质量浓度0．2％）对玉米秸秆进行预浸渍,再于190～210℃对其进行汽爆预处理。结果表明：稀硫酸预浸渍有利于增强汽爆过程中半纤维素的水解程度,并能有效减少乙酸的生成;200℃预处理玉米秸秆经过96h同步糖化发酵,最终乙醇浓度为22．5g·L-1,为理论值的76％,较预浸渍前（19．0g·L-1）明显提高。稀硫酸预浸渍能够增强玉米秸秆的汽爆预处理效果。     

稀酸浸渍气爆预处理对纤维素乙醇同步糖化发酵的影响

纤维素乙醇预处理过程效率偏低是影响纤维素乙醇发展的一个重要因素。通过改进传统蒸汽爆破预处理方法,在蒸汽爆破前加入稀酸浸渍,有效地提高了后续同步糖化发酵的水平。采用硫酸浸渍气爆预处理后的草浆同步糖化发酵乙醇质量浓度达到27.5 g/L,达到葡萄糖乙醇理论产率的81%;采用乙酸浸渍气爆预处理后的草浆同步糖化发酵乙醇质量浓度达到25.5 g/L,达到葡萄糖乙醇理论产率的77%;相比传统气爆草浆用于同步糖化发酵,稀酸预处理能有效地减少抑制物的生成,提高后续直接利用草浆进行同步糖化发酵的水平,从而提高生产效率,降低生产成本,是可应用于工业化纤维素乙醇生产的重要方法。     

玉米秸秆氨化汽爆处理及其固态发酵

在加氨条件下对玉米秸秆进行了汽爆处理(简称氨化汽爆)和固态发酵. 结果表明: 氨化汽爆同样可使秸秆中的半纤维素降解,并使玉米秸秆的酶解率提高到42.97%, 同时可使秸秆的有机氮含量提高1.27倍. 利用氨化汽爆秸秆进行固态发酵,可提高蛋白含量到23.45%,比不加氨汽爆的玉米秸秆提高了1倍. 而加过氧化氢的氨化汽爆不利于微生物发酵.     

水抽提物对稀酸预处理玉米秸秆酶水解的影响

采用水抽提方法得到玉米秸秆中的水抽提液,研究水抽提液、水抽提液的稀酸水解液对水抽提玉米秸秆和稀酸预处理的水抽提玉米秸秆酶水解性能的影响。研究结果表明,与未处理玉米秸秆相比,水抽提玉米秸秆的酶水解性能有所提高,从48 h的9.88%提高到23.56%;与稀酸预处理玉米秸秆相比,稀酸预处理的水抽提玉米秸秆酶水解性能略有提高,从48 h的67.07%提高到73.44%;通过向水抽提玉米秸秆和稀酸预处理的水抽提玉米秸秆中添加水抽提液的酶水解结果表明,与未添加的空白样相比,添加水抽提液对酶水解得率的影响极小(2%以内),但水抽提液经过稀酸水解后再添加到水抽提玉米秸秆和稀酸预处理的水抽提玉米秸秆中,可以发现与未添加的空白样相比,酶水解得率大幅度降低,酶解48 h时分别下降了15.03%和13.96%,这说明水抽提液在稀酸预处理过程中产生了对酶水解有抑制作用的物质。因此,通过水抽提去除部分水抽提物可减少稀酸预处理过程中抑制物的产生,从而提高酶水解得率的能力。     

螺杆挤压连续汽爆装置预处理秸秆试验研究

以玉米秸秆为原料,用螺杆挤压连续汽爆装置进行9组试验,考察了浸渍条件、温度和停留时间对汽爆物组分含量的影响。试验结果表明:从半纤维素水解程度以及汽爆物pH,考察不同浸渍条件的浸渍效果排序为预浸渍>预喷淋浸渍>直接喷淋;采用螺杆挤压连续汽爆装置处理玉米秸秆,在直接喷淋3%稀H2SO4溶液、温度170℃、停留时间25 min的预处理条件下,半纤维素水解成戊糖的效果最好,戊糖得率最高为7.75%。     

驯化树干毕赤酵母发酵产乙醇的研究

以玉米秸秆蒸汽爆破液为底物培养基,通过逐步提浓的方式对树干毕赤酵母菌株（Pichiastipitis）NLP23进行耐抑制物驯化,驯化后的菌株对汽爆液中甲酸和乙酸等抑制物的耐受能力可分别达到2．70g／L和3．54g／L,较出发菌株分别提高253．40％和277．80％。在含有57．34g/L木糖和13．84g／L葡萄糖的汽爆液中发酵42h,糖利用率和乙醇得率可达到97．89％和65．83％,乙醇质量浓度为21．56g/L,同时生成4．16g/l木糖醇。玉米秸秆蒸汽爆破液中含有多种抑制酵母生长和发酵的有毒物质,主要是甲酸、乙酸、乙酰丙酸、糠醛和羟甲基糠醛,其中甲酸和乙酸含量较高,是影响树干毕赤酵母NLP23发酵汽爆液的主要抑制物。     

高效协同酶解中性汽爆玉米秸秆的工艺优化

玉米秸秆是我国主要的农业废弃物之一,在木质纤维素乙醇领域具有广阔的应用前景。而玉米秸秆预处理和酶法糖化成本过高是目前工艺中的重点和难点之一。从4种纤维素降解酶制剂中优选出对中性汽爆玉米秸秆有最佳协同效果的木霉和黑曲霉纤维素酶制剂（6∶4体积比混合）。在此基础上,评估了木聚糖酶、β-葡萄糖苷酶、β-葡聚糖酶、漆酶、锰过氧化物酶等酶制剂,聚乙二醇-4000、吐温-80、牛血清白蛋白等非酶因子对糖化效率的影响,得到了一组高效协同降解汽爆玉米秸秆的复合酶体系,并获得了适宜的糖化工艺。结果表明,以每克中性汽爆预处理的玉米秸秆为底物,加入10FPU木霉/曲霉混合酶液,并添加1000IU的木聚糖酶和0.05 g PEG4000,于50℃/150 r·min^-1相似文献   

中性纤维素酶糖化中性汽爆玉米秸秆工艺优化

提出一种在非缓冲系统中水解中性汽爆秸秆的工艺。首先选取具有较好协同降解木质纤维素能力的特异腐质霉(Humicola insolens)所产中性纤维素酶进行工艺优化,确定其水解工艺可以在非缓冲体系中进行。在此基础上,通过添加β-葡萄糖苷酶、木聚糖酶、漆酶和表面活性剂与中性纤维素酶制剂中进行复配后在非缓冲体系中(自然pH值)水解中性汽爆秸秆,并用分批加酶水解提高了复合酶的酶解效率。结果表明,每克中性汽爆秸秆底物中加入10 FPU中性纤维素酶,75 IU β-葡萄糖苷酶,3 000 IU木聚糖酶和体积分数为0.5 % Triton-100,以100 g/L底物浓度水解120 h后,综合水解率为48.4 %。每克底物中复合酶以15+5 FPU,分批加酶水解120 h后综合水解率、纤维素水解率和半纤维素水解率分别为56.0 %、64.9 %和42.5 %。这有助于拓宽木质纤维素糖化工艺研究的思路,为木质纤维素材料高效糖化及后续乙醇发酵提供参考。     

小麦秸秆的预处理对球拟假丝酵母产槐糖脂的影响

考察小麦秸秆的预处理方式对球拟假丝酵母(Starmerella bombicola)利用其糖化液发酵产槐糖脂(SLs)的影响，并对发酵进行优化。分别选择稀酸预处理(DAP)、NaOH预处理(SHP)和SO3微热爆预处理(STMEP)对小麦秸秆进行预处理，使用纤维素酶酶解糖化后将糖化液用于SLs的发酵，采用补加葡萄糖和活性炭脱毒的方法提高SLs的产量。结果显示，SHP最利于小麦秸秆的酶解糖化，所得糖化液中葡萄糖含量达61.30 g/L，其次为STMEP和DAP，葡萄糖含量分别为48.33 g/L和40.00 g/L。STMEP糖化液中抑制物的总含量最低，其次为SHP和DAP。S. bombicola可以直接利用上述糖化液发酵产SLs，但发酵特性有所不同。SHP和STMEP糖化液更利于酸型槐糖脂(ASL)的积累，相比于化学合成培养基，其产量分别提高了74.27%和92.33%，达到100.45 g/L和110.86 g/L。补加葡萄糖和活性炭脱毒可以进一步提高SLs的产量。对于SHP糖化液，补加葡萄糖及其与活性炭脱毒的联合可将ASL的产量进一步提高至124.49 g/L；对于STMEP糖化液，则可将内酯型槐糖脂(LSL)的产量进一步提高至32.02 g/L，与化学合成培养基的LSL发酵水平相当。因此，小麦秸秆具备发酵产SLs的潜力，且不同预处理方式及发酵方式可用于获得不同类型的SLs，本研究有助于降低SLs的生产成本并拓展其应用领域。     

玉米秸秆生物法制取酒精的中间试验

建立了玉米秸秆采用蒸汽爆破预处理、纤维素酶水解和戊糖己糖同步发酵技术制取酒精的中间试验装置。玉米秸秆在1.6～2.0 MPa条件下蒸汽爆破预处理,在提高玉米秸秆对纤维素酶可及度的同时,玉米秸秆中纤维素、木聚糖和木质素损失分别为4.08%、40.02%和9.91%。里氏木霉以10%的原料制备纤维素酶,并用于降解剩余的90%的原料,滤纸酶活力和纤维素酶水解得率分别为2.27 FPIU/mL和71.3%。初始还原物浓度为43.65 g/L的水解糖液经树干毕赤酵母发酵16 h,还原物利用率和酒精得率分别为87.17%和0.43 g/g(酒精/消耗的糖)。     

Production of fuel ethanol from steam-explosion pretreated olive tree pruning

This work deals with the production of fuel ethanol from olive tree pruning. This raw material is a renewable, low cost, largely available, and lacking of economic alternatives agricultural residue. Olive tree pruning was submitted to steam explosion pre-treatment in the temperature range 190-240 °C, with or without previous impregnation by water or sulphuric acid solutions. The influence of both pre-treatment temperature and impregnation conditions on sugar and ethanol yields was investigated by enzymatic hydrolysis and simultaneous saccharification and fermentation on the pretreated solids. Results show that the maximum ethanol yield (7.2 g ethanol/100 g raw material) is obtained from water impregnated, steam pretreated residue at 240 °C. Nevertheless if all sugars solubilized during pre-treatment are taken into account, up to 15.9 g ethanol/100 g raw material may be obtained (pre-treatment conditions: 230 °C and impregnation with 1% w/w sulphuric acid concentration), assuming theoretical conversion of these sugars to ethanol.     

Kinetic studies of xylan hydrolysis of corn stover in a dilute acid cycle spray flow-through reactor

Xylan of corn stover was pretreated with 1%, 2% and 3% (w/w) sulfuric acid at relatively low temperatures (90°C, 95°C and 100°C) in a dilute acid cycle spray flow-through reactor (DCF). The hydrolysis of xylan to its monomeric xylose was modeled by a series of first-order reactions. Both biphasic and Saeman hydrolysis models were applied to fit the experimental data. The results confirmed that the kinetic data of xylan hydrolysis fitted a first-order irreversible reaction model and the experimental data. The reaction rates of xylose monomer formation and degradation were sensitive to catalyst concentration and temperature. Higher catalyst concentration and lower reaction temperature result in high xylose yield. The activation energy for xylose formation and degradation were determined to be 112.9 and 101.0 kJ·mol^-1, respectively. Over 90% theoretical xylose obtained from corn stover can be used to produce ethanol, xylitol and fumaric acid by fermentation.     

氧气辅助湿热预处理对玉米秸秆酒精发酵的影响

为了解氧气（O₂）在玉米秸秆湿热预处理中的作用,优化玉米秸秆酒精生产工艺,本文采用三种不同湿热预处理条件处理玉米秸秆,即条件1（195℃,15min）、条件2（195℃,15min,12bar O₂）和条件3（195℃,15min,12bar O₂,2g/L Na₂CO₃）,并利用酿酒酵母对预处理后的玉米秸秆同步糖化发酵酒精工艺（SSF）进行了研究。实验结果表明：经过预处理,玉米秸秆分为固体滤饼与水解液两部分,其中绝大部分纤维素以固体形式保留在滤饼中,而半纤维素和木质素由于不稳定则发生了部分水解或降解。三种预处理条件下纤维素总体收率分别为91.2%、94.6%和95.9%,半纤维素总体收率分别为74.5%、50.3%和68.2%,固体滤饼中木质素质量分数分别为25.2%、17.5%和13.7%,纤维素酶解葡萄糖率分别为64.8%、65.8%和67.6%。表明氧气对纤维素收率影响不大,能够促进半纤维素的溶出。氧气主要与木质素发生反应,尤其与碱性物质碳酸钠（Na₂CO₃）结合,能够促进木质素降解,从而获得了较高的纤维素收率和纤维素酶解葡萄糖率。因此在底物质量分数8%,经过酿酒酵母142h发酵,经条件3处理的玉米秸秆获得的酒精浓度最高,最终酒精浓度达到25.0g/L,并且整个发酵过程没有明显的抑制作用产生。     

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%。     

重组酵母发酵半纤维素水解液生产酒精的研究

玉米秸秆中的半纤维素主要由五碳糖组成,普通的酿酒酵母不能发酵五碳糖。今利用基因重组酵母Sacchromyces cerevisiae ZU-10发酵玉米秸秆半纤维素水解液生产酒精,针对半纤维素水解液中的主要发酵抑制物,研究了硫酸根离子、乙酸、糠醛对重组酵母生长的影响,发现S.cerevisiae ZU-10细胞对SO42·,乙酸和糠醛的耐受浓度分别为5g·L·1、0.25g·L·1和0.08g·L·1。对玉米秸秆半纤维素的水解工艺进行了比较研究,结果表明,玉米秸秆采用1%H2SO4(固液比1:10),在95℃水解12h,其中的半纤维素水解率达到93%,发酵抑制物相对较少。半纤维素水解液经石灰中和、真空浓缩及离子交换处理后,可用于酒精发酵。半纤维素水解液的糖浓度与浓缩倍数及发酵抑制物浓度成正相关,对于重组酵母S.cerevisiae ZU-10,半纤维素水解液的适宜糖浓度为80g·L·1。在此浓度下,接种量1.2g·L·1(细胞干重计)、30℃、厌氧发酵96h,酒精浓度为31.05g·L·1,水解液中的木糖利用率达到95.85%。该研究结果对于促进半纤维素资源的转化利用,加速秸秆酒精的产业化进程具有重要意义。     

Pretreatment of Corn Stover Using Supercritical CO2 with Water-Ethanol as Co-solvent

Supercritical carbon dioxide, with water-ethanol as co-solvent, was applied to pretreat corn stover to enhance its enzymatic hydrolysis. The efficiency of pretreatment was evaluated by the final reducing sugar yield obtained from the enzymatic hydrolysis of cellulose. Under the operation conditions of pretreatment pressure 15 MPa, temperature 180 ℃ and time 1 h, the optimal sugar yield of 77.8℅ was obtained. Scanning electron microscopy (SEM) and chemical composition analysis were applied to the pretreated corn stover. The results showed that the surface morphology and microscopic structure of pretreated corn stover were greatly changed. After the pretreatment, the contents of hemicellulose and lignin were reduced obviously. Thus more cellulose was exposed, increasing the sugar yield.     

绿液预处理玉米秸秆产纤维素酶的研究

研究了绿液预处理玉米秸秆对里氏木霉产纤维素酶的影响。通过正交试验考察3个预处理条件对玉米秸秆产纤维素酶的影响,从极差和方差分析可知,对绿液预处理玉米秸秆产纤维素酶的影响程度由大到小依次是总碱量、蒸煮温度、硫化度,最大滤纸酶活(FPA)达到2.6 IU/mL。比较在蒸煮温度140 ℃和170 ℃,总碱量4 %,硫化度0、20 %、30 % 与40 %下所产的FPA,经综合评定,在最优条件下蒸煮温度140 ℃,总碱量4 %和硫化度0时可以尽量避免原料损失的前提下,保证FPA的大小,结果表明,里氏木霉利用绿液预处理玉米秸秆来产纤维素酶是可行的。以蒸煮温度140 ℃,总碱量4 %和硫化度0的条件下绿液预处理得到的玉米秸秆为碳源,碳源浓度为12 g/L,FPA和β-葡萄糖苷酶活(β-GA)分别达到2.5 IU/mL和1.3 IU/mL,产酶周期5 d。     

Kinetic studies of hemicellulose hydrolysis of corn stover at atmospheric pressure

The object of this work was to study the xylose production by hydrolysis of corn stover with diluted sulfuric acid at 100 °C. Several concentrations of H₂SO₄ (2%, 4% and 6% w/w) and reaction time (0–300 min) were evaluated. Kinetic parameters of mathematical models for predicting the concentrations of xylose, glucose and furfural in the hydrolysates were found. Optimal conditions for hydrolysis were 5.5% H₂SO₄ at 100 °C for 60 min; under these conditions, 86.7% of xylose yield and 2.82 g/g selectivity were attained, leading to liquors containing up to 18.73 g/l xylose, 6.64 g/l glucose and 0.63 g/l furfural. The models could be successfully used to predict the concentrations of xylose, glucose and furfural within 0–300 min under experimental acid concentrations. Furthermore, the hydrolysis process of corn stover using dilute acid could be conceived as the first stage of an integrated strategy for corn stover utilization.     

电解水预处理对玉米秸秆和柳枝稷酶解产糖的研究

预处理是利用生物质原料制备燃料乙醇的工艺过程中至关重要的一步。以电解水为介质对玉米秸秆和柳枝稷进行预处理,考察了不同预处理条件对这两种生物质酶催化水解性能的影响。玉米秸秆预处理试验条件为:165、180和195℃;10、20和30 min。柳枝稷预处理试验条件为:170、185和200℃;5、15和25 min。结果表明,电解水预处理法针对不同的生物质有较好的处理效果,在玉米秸秆和柳枝稷的试验中,分别获得了83%和67%的纤维素转化率。同时,电解水预处理过程中,木糖只有在较高温度(195℃和200℃)时,才发生明显的降解。HPLC检测表明预处理过程中生成的发酵抑制物较少。