磷酸丙酮法分离玉米芯三组分的研究

采用一种无机酸/有机溶剂预处理方法,将玉米芯与浓磷酸按照液固比8∶1混合,50℃分别反应0.5,1,2 h;然后用丙酮浸泡,离心提取木质素;残渣用Na2CO3中和后酶解,旨在将已破坏结构的纤维素和可溶聚合木糖降解为单糖。傅氏转换红外线光谱分析仪(FTIR)结果显示,回收的木质素特征结构峰明显,说明该法所提木质素官能团变化较小;进一步研究发现,磷酸1 h处理得到的木质素特征谱图最清晰完整。用扫描电镜观察(SEM)玉米芯原料和预处理残渣的微观结构变化,原料呈现沿径向条状纹路,残渣放大500倍和5 000倍都观察不到任何纤维条结构。残渣中和后酶解,24 h酶解率就达到90%左右,72 h酶解率基本达到100%。降低丙酮用量并使过程可循环是工业应用的前提条件。     

高温液态水处理杂交狼尾草提高总糖收率

以杂交狼尾草为原料,采用高温液态水预处理方法研究其对能源草酶解效果的影响。研究结果表明:180℃,40 min,固液比1∶20,饱和蒸汽压的水解条件为最优预处理条件,此时总木糖收率为98.09%。高温液态水可降解87.99%的半纤维素和41.28%的木质素;破坏原本平整的表面,使更多的纤维素裸露,使纤维素结晶指数增大,破坏纤维素、木质素中的化学基团(如分子内与分子间氢键等),这些变化均有利于后续酶解。当加酶量为40 FPU/g,杂交狼尾草72 h时的酶解率由62.50%提高到99.36%,高温液态水和酶解后总糖收率达到90.40%。     

木质纤维素类生物质高温液态水预处理技术

木质纤维素燃料乙醇是可再生能源的重要组成部分,其中可发酵糖的制取技术是木质纤维素乙醇化的关键技术之一。原料经过预处理后再进行酶解被认为是最有前景的糖化方式。高温液态水预处理技术与其它方法相比显示了独特的优势,如不需添加化学试剂、降解产物少等。本文在总结了高温液态水性质的基础上,对它在生物质预处理过程中各组分(半纤维素和木质素)的水解过程及机理进行了较详细的综述和分析。最后对高温液态水预处理技术在木质纤维素糖化领域中的研究和应用前景进行了展望。     

响应面法对磁性碳基固体酸催化剂的制备工艺优化研究

为使磁性碳基固体酸催化剂具有更好的催化活性和水热稳定性,利用响应面法对其制备工艺进行优化,以催化玉米芯水解所得的木糖得率为评价指标,选取碳化温度、碳化时间、磺化温度和磺化时间4个显著影响的因素,设计四因素三水平Box-Behnken试验,考察各因素对制备催化剂的影响,并确定最优制备工艺条件。实验结果表明,建立的二次多项式数学模型显著性较高(p=0.0003),相关系数R~2=0.8839,对实验结果具有较好的预测性。在优化的基础上确定磁性固体酸催化剂的最佳制备工艺条件为:碳化温度455℃、碳化时间4.8 h、磺化温度107℃和磺化时间10.0 h。在此条件下制备的磁性固体酸催化剂催化水解玉米芯所得木糖的得率为39.35%,与模型预测值38.73%有1.60%的误差,说明用此模型来优化磁性固体酸催化剂的制备工艺是合理的。同时,将制备的磁性固体酸催化剂与SBA-15、HZSM-5、Amberlyst-15这3种常见固体酸催化剂对催化玉米芯水解的木糖得率进行比较,结果表明,磁性固体酸催化剂的活性最高,研究价值突出。通过研究,明确制备过程中各因素对磁性碳基固体酸催化剂催化活性和水热稳定性的影响情况,可为后续催化剂设计、改性、载体选择等方面提供理论依据和实验基础。     

棕榈壳发酵制取燃料乙醇的研究

尝试利用Cadidashehatae ATCC 34887、Saccharomyces cerevisiae 2.20251和Saccharomyces cerevisiae 3株酵母功菌发酵棕榈壳的高温液态水水解液和纤维素酶水解液。酶解液与高温液态水水解液相比,发酵较容易,乙醇产率最高达到理论产率的70%,而水解液发酵仍有许多工艺问题值得研究探讨。     

半纤维素小分子衍生糖分离纯化研究进展

以低聚糖为代表的各类半纤维素小分子衍生糖具有特殊的生物学功能,其制备的关键步骤之一是分离纯化。本文总结了半纤维素小分子衍生糖种类及其制备方法,重点对现有分离纯化方法进行了综述和分析,相关问题的探讨对于高温液态水法制备半纤维素小分子衍生糖具有重要参考价值。     

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。     

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。