碳酸钠预处理对麦草酶水解糖化的影响

麦草是一种具有很大潜力的制取生物乙醇的可再生木质纤维素原料。文章探讨了碳酸钠预处理预浸时间、保温时间、碳酸钠用量对麦草化学成分及酶水解效率的影响。结果表明,延长碳酸钠预处理保温时间对木质素脱除无明显影响,但浆料得率和酶水解总糖转化率有所下降;合理的预浸时间为30 min,继续延长预浸时间对预处理浆料酶水解总糖转化率无促进作用;增加预处理Na2CO3用量有助于促进木质素的脱除,大部分碳水化合物保留在浆料中。在8% Na2CO3(Na2O计)用量下,麦草于80℃预浸30 min后升温至130℃,不保温所得到的浆料在纤维素酶用量为20 FPU/g(对纤维素)时,其总糖转化率为60%。     

碳酸钠―蒸汽爆破预处理对麦草化学成分及酶水解效率的影响

研究了碳酸钠―蒸汽爆破预处理对麦草化学成分及后续酶水解的影响。结果表明,预处理麦草浆料中木质素含量随预处理中碳酸钠用量的增大而下降,木聚糖和阿拉伯聚糖含量随碳酸钠用量的增大而上升。当碳酸钠用量增加到8%以后,继续增加碳酸钠用量,预处理麦草浆料中的葡聚糖、木聚糖、阿拉伯聚糖和木质素含量基本保持稳定。酶用量较低时,不添加碳酸钠的预处理麦草浆料酶水解葡聚糖得率最大。除不添加碳酸钠的预处理外,酶水解葡聚糖和总糖得率随木质素含量下降而提高。提高酶用量后木质素含量对预处理麦草浆料酶水解葡聚糖得率的影响变缓。     

亚硫酸钠预处理提高稻草酶水解糖化效率的研究

研究了亚硫酸钠预处理对稻草化学组分变化及酶水解性能的影响。结果表明,提高温度或增加Na2SO3用量可以脱除更多的木质素和半纤维素,酶水解效率也相应提高,但木质素脱除率达到50%以后,继续增强预处理条件,对酶水解糖得率无显著的促进作用。相比而言,加大Na2SO3用量更有利于使木质素溶出,提高温度更有利于使高聚糖溶出,加大Na2SO3用量比提高温度对酶水解效率的提高影响更显著。通过实验得到亚硫酸钠预处理稻草的最优条件,在温度为140℃,Na2SO3用量为16%,纤维素酶用量为20 FPU/g(对纤维素)时,总糖转化率达到最大,为74.9%,此时的总糖得率为43.5%。     

酸和碱预处理对麻竹酶水解糖化的影响

研究了121℃下硫酸和氢氧化钠预处理对麻竹酶水解还原糖收率的影响,测定了不同预处理液质量分数和预处理时间对还原糖收率的影响,以及预处理后的预处理液中还原糖含量。结果表明,氢氧化钠预处理能显著提高还原糖收率,在氢氧化钠质量分数为2%,预处理时间60min时还原糖收率可达0.367g/gDS。硫酸预处理对还原糖收率的提高幅度不大。但硫酸预处理后的预处理液中还原糖含量较高,在硫酸预处理液质量分数为2%,预处理时间为90min时还原糖收率可达0.152g/gDS。两种预处理方法在121℃下的还原糖收率均高于100℃下的还原糖收率。     

绿液预处理对棉秆化学成分及酶水解糖化的影响

绿液的主要成分是Na2CO3和Na2S,可在硫酸盐浆厂碱回收系统中循环产生。将新疆棉秆在不同温度、硫化度和用碱量下经绿液预处理后,在不同酶用量下进行酶水解,并测定酶水解液中总糖得率以评价预处理效果。结果表明,原料预处理得率随用碱量的增加而下降。适当地提高蒸煮温度和用碱量,可以增加木质素脱除量,有利于后续酶水解的进行,但过于剧烈的预处理条件将导致碳水化合物的过度降解,因而降低酶水解糖的转化率。另外,由于新疆棉秆细小,棉秆皮占全秆比例较大,原料总糖含量较低,导致最终酶水解总糖得率偏低。在温度120?C,用碱量16%,硫化度32%条件下绿液预处理,酶水解糖转化率达到最大值,当酶水解酶用量为20 FPU/g(对浆料)时,葡聚糖、木聚糖和总糖的转化率分别为74.0%、61.3%和68.5%。     

提高麦草可酶解性的常压甘油自催化预处理

针对小分子有机溶剂预处理时存在的缺陷,尝试高沸点甘油预处理木质纤维素以提高其可酶解性的研究。通过对预处理时一些关键参数进行初步优化,获得适宜预处理条件为:质量分数70%甘油溶液、液固比(麦草与甘油水溶液的质量比)20、蒸煮温度230℃和保温1 h;麦草纤维素保留率约92%,木质素脱除率达74%;常压甘油自催化预处理麦草在纤维素酶5FPU/g干底物时4,8 h纤维素酶解转化率为41.3%。结合电镜观察和红外光谱分析,初步认为常压甘油自催化预处理通过脱除木质纤维素原料中不利于纤维素酶解的组分及打破其致密不均一结构,从而提高了木质纤维素的可酶解性。     

醋酸预水解对稻草化学成分及酶水解性能的影响

研究了醋酸预处理对稻草主要化学成分及酶水解糖化效率的影响。在160℃下以不同的醋酸用量(0～4%)对稻草进行处理,预处理后稻草的Klason木质素含量基本保持不变,约60%的酸溶木质素被脱除;灰分含量(质量分数)约下降30%,灰分中SiO2则几乎全部保留在预处理浆料中。预处理醋酸用量的增加对酸溶木质素和灰分含量的变化均无显著影响。预处理后高聚糖的降解程度随醋酸用量的增加而上升,其中半纤维素的降解程度尤为显著,阿拉伯聚糖、半乳聚糖大量溶出。对经醋酸预处理稻草的酶水解研究表明,预处理中醋酸用量的增加无助于酶水解液中还原糖得率的提高。稻草于160℃下经不添加醋酸的自水解预处理后,其酶解还原糖得率均高于经醋酸预处理的稻草,当纤维素酶用量为40 FPU/g(对底物)时,稻草中高聚糖的酶水解转化效率最高,葡聚糖、木聚糖的转化率分别为67.8%和45.3%,总糖转化率为58.8%。     

亚硫酸氢钠预处理对杨木浆料化学成分及酶解糖化的影响

研究了亚硫酸氢钠预处理对杨木浆料化学成分及酶水解效率的影响。增加预处理试剂亚硫酸氢钠用量可以脱除更多的木质素和半纤维素,随着试剂用量的增加葡聚糖、木聚糖和总糖的酶水解得率呈现先升高后降低,然后又升高的规律。当预处理试剂用量为4％时,木质素脱除率为28．7％,酶水解总糖转化率为55．2％;继续增加试剂用量至16％时,对酶水解糖的得率无明显促进作用,反而由于高聚糖降解较多导致得率下降;当试剂用量超过20％时,酶水解糖的得率又有所上升。亚硫酸氢钠用量为24％时,木质素脱除率为61．6％,总糖的转化率达到最大,在纤维素酶用量40FPU／g时,葡聚糖、木聚糖和总糖的转化率分别为59．7％、64．6％和66．2％。     

耐热性木聚糖酶预处理麦草原料及麦草浆的比较研究

研究了耐热性木聚糖酶预处理麦草原料的工艺,并对酶处理麦草原料与碱法麦草浆酶处理的效果进行对比。结果表明:麦草木聚糖酶预处理适宜条件为酶用量40 IU/g、液比1∶9、p H值7.2、时间4 h、温度95℃。该木聚糖酶能够在中性及相对较高温环境下具有较好的酶学稳定性。对比麦草原料及浆料的木聚糖酶预处理效果表明:麦草原料经木聚糖酶处理后酶解液中还原糖含量为1.14%,而麦草浆酶处理后酶解液的还原糖含量为1.23%;经碱抽提后麦草原料还原糖溶解量增加了0.39%,而浆料则增加1.25%。说明木聚糖酶对麦草浆降解半纤维素作用明显优于对麦草原料的作用,且碱抽提提高了酶处理的效果。     

纤维素的酶水解糖化

纤维素为自然界存在最多的再生有机资源，能水解成葡萄糖，加工成食品、燃料、化工产品等。酸和酶都能催化水解，但酶法效果好，所得水解液的纯度高。多年来对于纤维素的酶法水解研究工作很多，但还有若干问题有待解决，尚未发展成适于工业生产应用的好工艺。本文扼要地综述纤维素的酶水解机理和纤维素物料的应用工艺。纤维素酶系内切葡聚糖酶、外切葡聚糖酶和β-葡萄糖甙酶的混合物，这三种酶协同起水解作用。纤维素物料不纯，还有伴生物半纤维素和木质素共同存在，需要预先处理，破坏纤维素的结晶性，提高水解效能，分离开半纤维素和木质素，加以好的利用，提高经济效益。     

氨预处理对大豆秸秆纤维素酶解产糖影响的研究

为了提高大豆秸秆酶解产糖能力, 以利于从大豆秸秆中提取生物降解性塑料的原料 ?? 乳酸, 对大豆秸秆纤维素预处理过程的影响因素进行了探索,对预处理前后大豆秸秆的物理结构变化、化学成分变化及预处理条件对大豆秸秆酶水解产糖的影响进行了研究。研究结果表明,粉碎结合氨处理对大豆秸秆酶水解影响较大,较适宜的预处理条件为大豆秸秆粉碎至 140 目,10%氨水处理 24h。经过预处理后大豆秸秆纤维素含量提高 70.27%, 半纤维素含量下降 41.45%, 木质素含量下降 30.16%, 有利于大豆秸秆酶解产糖。     

促进玉米秸秆酶解效率的化学预处理方法比较

分别用八种化学方法对玉米秸秆进行预处理,将预处理后的试样用纤维素酶在最优条件下催化水解,初步比较了不同的化学方法在促进玉米秸秆酶解糖化方面的效果。通过比较各试样酶解后产糖量大小,得到最佳的预处理方案:采用0.176%(m/V)NaOH及0.9%(V/V)H2O2混合液在常温下按固液比1∶50振荡作用24 h,即在纤维素酶用量为50 FPU/g时,产糖量可从0.055 g/g提升到0.333 g/g,提高了83.51%;此时的木质素降解量亦为最大,达到了49.8%,此结果表明木质素的降解有利于纤维素酶敏感性的提高。     

响应曲面法优化小麦秸秆纤维素酶水解条件

利用响应曲面试验设计方法(RSM),选择底物质量分数、酶投加量、温度、pH值及水解时间为试验因子,还原糖(RS)产率为响应值,考察小麦秸秆纤维素酶水解过程中各影响因子对还原糖产率的影响,对小麦秸秆纤维素酶水解条件进行优化。结果表明,所考察的5个影响因子对还原糖产率均具有显著影响(p<0.05)。所得回归方程R² 值为 0.946 9,p<0.05,变异系数(C_V)值为4.37%,足够精度值为26.396,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底物质量分数8.0%,酶投加量为35 FPU/g(以秸杆质量计),温度50 ℃,pH值5.4,水解时间96 h。利用最优水解条件进行验证试验,所得还原糖产率为60.73%,水解液中葡萄糖和木糖质量浓度分别为31.84和 16.74 g/L。     

麦秸纤维素酶解法制糖研究

对麦秸纤维素预处理过程的影响因素进行了探索,着重对酶解产糖工艺过程进行了讨论分析。结果表明：粉碎至１２０～１５０目并经１％ＮａＯＨ溶液浸渍的麦秸是一种理想的制糖原料;当该原料在５０～５５℃,ｐＨ为４．４,时间为１５ｈ以及适宜的酶与底物配比条件下,可获得理想的产糖率。     

氨水浸泡稻草秸秆对纤维素酶解产糖的影响

为了有效提高木质纤维素酶解糖化率,以稻草秸秆为研究对象,采用氨水预处理实验,考察稻草秸秆粉粒度、氨水质量分数、预处理时间、预处理温度、液固比对稻草秸秆酶解糖化的影响。结果表明:稻草秸秆经60目过筛后用14%氨水按液固比9∶1在50℃处理35h,糖化率达61.42%。     

麦秸秆的氢氧化钙预处理及酶解试验研究

采用氢氧化钙对麦秸秆进行预处理,以酶解还原糖得率为目的,分别优化预处理及酶解条件。结果表明,氢氧化钙预处理麦秸秆的最佳条件是:Ca(OH)2添加量为0.06g/g(对秸秆),固液比为1:10,在120℃下反应时间为2h;最佳酶解条件是:温度50℃,pH4.8,纤维素酶17FPU/g(对秸秆),木聚糖酶160IU/g,在添加0.15g/g(对秸秆)Tween80条件下,酶解液中还原糖质量浓度为62.32g/L,酶解还原糖得率达85.23%。     

SFP-AQ法预处理麦秸秆对酶解还原糖得率的影响

用SFP-AQ法(亚硫酸钠和甲醛―蒽醌)预处理麦秸秆,研究预处理条件对酶解还原糖得率的影响。结果表明,较适宜的预处理和酶解条件分别为:蒸煮温度150℃,保温时间1 h,Na2SO3用量为12%,纤维素酶、木聚糖酶、β-纤维二糖酶三种复合酶用量为20 FPU/g,pH值4.8,酶解温度50℃,酶解时间48 h。此时,还原糖得率可达到46.4%。