玉米秸秆稀酸水解与水解液发酵的实验研究

研究了玉米秸秆的稀酸水解性能,考察了底物浓度、反应温度、反应时间、硫酸浓度和秸秆粒径对水解得率和木糖得率的影响.在硫酸浓度为1.0%、水解温度126℃、水解时间1 h、底物浓度为50～80g/L情况下,玉米秸秆的水解得率为21.7%～24.6%,木糖得率为68.0%-77.1%.所得水解液主要成分为木糖和葡萄糖,经处理后可直接用于微生物的发酵培养.     

麦秆稀酸水解液的脱色脱毒研究

为了充分利用麦秆纤维素,并提高水解液发酵性能,对麦秆纤维素稀酸水解液的脱色脱毒进行了研究,考察了活性炭的用量、反应温度、时间、pH值对水解液的脱色率及还原糖含量的影响。结果表明,脱色的最优条件为:活性炭用量∶水解液体积=2∶1,温度为35℃,时间为60 m in,pH为4.0,在此条件下的脱色率为88.11%,还原糖损失率为48.54%,糠醛的去除率达到74.91%,酚类化合物可以全部去除。     

Pd/C催化氧化木糖制备木糖酸

以水为溶剂,空气为氧化剂,采用Pd/C催化氧化木糖合成木糖酸,以KOH调节pH值,考察了pH值、反应温度、底物浓度、催化剂用量和催化剂回收次数等工艺参数对反应性能的影响。结果表明,在空气流速为0.4 L/min的条件下,取质量分数为5%的Pd/C催化剂1.0 g,当pH值为9,反应温度为50℃,木糖的初始浓度为0.4 mol/L(木糖和Pd物质的量之比为170),反应4 h,底物木糖转化率为99.2%,产物木糖酸选择性为99.1%。在该条件下,催化剂可以多次重复使用。     

凹凸棒土热改性对玉米秸秆稀酸水解液脱色的研究

采用焙烧酸化法对凹凸棒土进行了改性,通过单因素实验对凹凸棒土的热改性条件进行了优化,且采用N2吸附-脱附、X射线衍射、扫描电镜等表征手段对其脱色机理进行了研究。结果表明,对玉米秸秆稀酸水解液的脱色效果最佳的凹凸棒土热改性条件:450℃焙烧2 h、酸浓度10%。酸化作用使凹土内粒间杂质胶结物和碳酸盐矿物分解,疏通内部孔道,H+与凹土结构内阳离子置换,增大比表面积,改善其表面特性;焙烧活化可除去不同状态的水,改变其结构,增大孔容和比表面积;两者结合处理使颗粒白土的吸附脱色能力提高。     

葡萄糖催化氧化制备葡萄糖酸（盐）催化剂研究进展

综述了近年来葡萄糖催化氧化制备葡萄糖酸的催化剂的研究进展，分别就多相催化氧化法和均相催化氧化法进行了论述，讨论了各种催化剂的优缺点，并对今后的研究方向进行了展望。     

全细胞催化合成医用纺织新材料聚g-谷氨酸

在3.7 L生物反应器中研究了反应条件对固定化地衣芽孢杆菌催化合成聚g-谷氨酸的影响. 结果表明,添加赖氨酸与谷氨酰胺都可加强产物的合成,反应体系温度37℃及pH值7.0、催化剂用量4%(w)、通气量4 L/min时,搅拌转速达300 r/min即可满足细胞的基础代谢和聚g-谷氨酸合成对溶解氧的需求. 以溶氧水平作为L-谷氨酸代谢指标控制L-谷氨酸限制性流加,既可维持一定的固定化菌体的基础代谢,又不会发生反应体系中残余谷氨酸及有害代谢产物阻遏作用,聚g-谷氨酸转化得率最高可达92.74%. 全细胞生物催化剂反应5次后聚合得率可保持在81%以上.     

全细胞催化合成医用纺织新材料聚γ-谷氨酸

在3.7L生物反应器中研究了反应条件对固定化地衣芽孢杆菌催化合成聚γ-谷氨酸的影响.结果表明,添加赖氨酸与谷氨酰胺都可加强产物的合成,反应体系温度37℃及pH值7.0、催化剂用量4%(ω)、通气量4L/min时,搅拌转速达300r/min即可满足细胞的基础代谢和聚γ-谷氨酸合成对溶解氧的需求.以溶氧水平作为L-谷氨酸代谢指标控制L-谷氨酸限制性流加,既可维持一定的固定化菌体的基础代谢,又不会发生反应体系中残余谷氨酸及有害代谢产物阻遏作用,聚γ-谷氨酸转化得率最高可达92.74%.全细胞生物催化剂反应5次后聚合得率可保持在81%以上.     

秸秆水解液发酵产丁二酸高产菌株的选育及其代谢调控

采用酸解与酶解处理秸秆并对菌株代谢途径进行分析,以软X射线诱变选育乙酸及乳酸代谢阻断突变株,并围绕HMP与EMP流量比调控H还原力以及围绕木酮糖激酶实施五、六碳糖共代谢调控。结果表明200 g秸秆水解得57 g葡萄糖和11 g木糖,出发株代谢流量显示丁二酸、乳酸及乙酸流量分别为2.547、0.726、0.611 mmol•g^-1•h^-1。乳酸脱氢酶突变株HF-1代谢分析显示,其乳酸流量降至0.0296 mmol•g^-1•h^-1,氟乙酸抗性突变株HF-2的代谢分析显示,其乙酸流量降至0.100 mmol•g^-1•h^-1,丁二酸流量有所下降。H还原力代谢平衡调控显示,少量柠檬酸盐的添加使HMP与EMP流量比从1.389∶0.389增至1.684∶0.330时,间接促进丁二酸代谢流量从3.005 mmol•g^-1•h^-1增至3.468 mmol•g^-1•h^-1。酶活调控显示,碳酸镁取代碳酸钙作为中和剂促使木酮糖激酶酶活从76 U•mg^-1增至560 U•mg^-1,进而使木糖代谢流量从0.0444 mmol•g^-1•h^-1增至0.453 mmol•g^-1•h^-1,最终五、六碳糖共代谢产丁二酸达68.7 g•L^-1。     

离子液体在全细胞催化中的应用

离子液体作为一种新型的非水生物催化溶剂,由于其特有的性质有可能取代传统有机溶剂,并在有机化学、食品工业、新能源等领域中得到应用。介绍了离子液体在全细胞催化中的应用,着重介绍了离子液体在全细胞催化合成有机物、生物柴油制备和原位萃取3方面的应用,并阐述了将离子液体应用于全细胞催化所面临的问题。     

Pd－Bi／C催化氧化法制葡萄糖酸钙的研究

研究了以Ｐｄ－Ｂｉ／Ｃ为催化剂催化氧化制备葡萄糖酸钙的方法，在最佳工艺条件下，产品纯度可达９８％。     

木糖渣稀酸水解制取还原糖条件的研究

在高温条件下通过对木糖渣稀硫酸水解的研究,探讨了影响水解还原糖产率的因素如固液比、硫酸浓度、时间和温度,得到了水解还原糖的较优条件是固液比为1：15（质量体积比）,硫酸浓度为8%,反应温度为120℃,反应时间为120min。在此条件下,得到还原糖产率为45.6%。证明通过稀酸水解处理木糖渣是一条重要和环境友好型的途径。     

稀酸催化小麦秸秆分步水解研究

利用农作物秸秆水解产物酿造酒精是发展可再生能源的一条重要途径,促进秸秆组分中半纤维素和纤维素的高效、低成本水解转化是实现这一途径的关键和瓶颈。以小麦秸秆为原料,稀硫酸为催化剂,研究了秸秆组分中半纤维素和纤维素的分步水解工艺,通过正交试验优化了酸浓度、原料固含量、反应时间和反应温度等工艺条件,在优化的分步水解工艺条件下原料转化充分,还原糖得率较高。     

麦草酸水解及水解液木糖发酵的研究

采用甲酸/盐酸水解体系水解麦草,发现 65℃ 水解 0.5 h 可实现麦草中半纤维素的充分水解。选用热带假丝酵母发酵麦草甲酸水解液制取木糖醇。分别研究了在不同浓度甲酸及甲酸根条件下D-木糖的发酵效果,发现在 2 g/L 的甲酸及 5 g/L 的甲酸根条件下,D-木糖实现发酵并得到最大产率的木糖醇,高浓度的甲酸及甲酸根都会抑制D-木糖的发酵。采用D311型阴离子交换树脂脱除甲酸根,实现了麦草水解液的发酵,木糖醇最高得率为 16.88%(木糖醇/木糖)。     

稀硫酸催化水解稻草秸秆半纤维素的研究

对稀硫酸催化水解稻草秸秆半纤维素进行了研究.考察了固液比、稀硫酸质量分数、反应温度、反应时间对半纤维素水解的影响.采用正交实验法,以总还原糖含量为考察指标,对实验结果进行直观和方差分析,探讨稀硫酸催化水解半纤维素的最优反应条件.结果表明,稀硫酸催化水解稻草秸秆半纤维素以固液比(质量体积比)1:10、稀硫酸质量分数25%、反应温度95℃、反应3h为最优条件,在此条件下,10g稻草秸秆粉末水解得到总还原糖2.704g,总还原糖收率达94.9%.     

Degradation Kinetics of Xylose and Glucose in Hydrolysate Containing Dilute Sulfuric Acid

In preparation of fuel alcohol from biomass as feedstock, hydrolysis with dilute acid as catalyst is one way to produce fermentable saccharide, xylose and glucose. However, the acid is also the catalyst in degradation of xylose and glucose and the yield of sacchride is dependent on the kinetic behaviors of saccharide. The degradation kinetics of xylose and glucose in the hydrolysate was investigated under the conventional process conditions of hydrogen ion concentration from 0.05 to 0.2 mol/L and temperature from 150 to 200℃. With a numerical calculation method, the kinetic parameters were estimated, and the activation energy of xylose and glucose in the degradation reaction was obtained. The kinetic equations correlating the effect of hydrogen ion concentration on the rate constants of degradation reaction were established. Comparison between the calculated results from the equations and experimental ones proved that the established kinetic model could satisfactorily predict the degradation behavior of xylose and glucose in the acidic hydrolysate.     

小麦秸秆制备乙酰丙酸的动力学研究

Levulinic acid is considered as a promising green platform chemical derived from biomass. The kinetics of levulinic acid accumulation in the hydrolysis process of wheat straw was investigated in the study. Using dilute sulfuric acid as a catalyst, the ki-netic experiments were performed in a temperature range of 190-230C and an acid concentration range of 1%-5% (by mass). A simple model of first-order series reactions was developed, which provided a satisfactory interpretation of the experimental results. The kinetics of main intermediates including sugar and 5-hydroxymethylfurfural (5-HMF) were also established. The kinetic pa-rameters provided useful information for understanding the hydrolysis process.     

皇竹草稀硫酸预处理研究

研究了中低温稀酸预处理对皇竹草化学组成变化、纤维素酶水解得率与总糖得率的影响,并采用扫描电镜(SEM)对皇竹草纤维结构变化进行了分析.结果表明,随着硫酸浓度的增大、温度的升高和时间的延长,半纤维素含量大幅度降低,且预处理后纤维素酶水解得率也逐渐增大.较好的预处理条件为100 g皇竹草原料,在固液比1:5(g:mL)条件下,用质量分数4.0%硫酸在温度110 ℃下,经过8 h预处理后,纤维素保留率为87.48%,半纤维素水解率为93.68%,所得固体渣经纤维素酶水解72 h后得率为86.3%(纤维素酶用量40 FPIU/g,以纤维素质量计),100 g原料可得到总糖量为54.53 g.预处理后皇竹草纤维表面和细胞壁受到破坏,表面积增大,有利于纤维素酶水解作用的进行.     

低酸催化水解稻草制备腐植酸的工艺研究

试验采用低酸催化水解工艺,从稻草中提取腐植酸.根据单因素试验设计,通过测定水解过程中稻草纤维素转化率和腐植酸产率的变化指标,来寻求较佳工艺参数.结果表明,初始阶段反应条件为温度220℃、0.1%硫酸溶液、固液比1∶12、压力4 MPa、转速300 r/min、时间20 min,将反应釜的反应条件调整为温度70℃、转速3...     

采用稀盐酸和硝酸水解玉米芯产木糖及其优化

采用稀HCl和HNO₃在酸质量分数为1.0%、2.5%和4.0%,反应时间10、30、50、90和120 min,温度90和150 ℃条件下,对玉米芯水解产木糖进行研究。通过动力学模型数据预测木糖浓度,并采用响应曲面优化各个温度下的水解条件。优化得到的最适宜水解条件为温度150 ℃,预处理时间10 min,酸质量分数为1.0%;对应HNO.₃.得到的木糖浓度为56.77 g/L,产率96.31%;HCl木糖浓度为45.38 g/L,产率76.99%。动力学结果成功预测了反应条件下的木糖浓度。通过对比得出HNO.₃.对玉米芯的水解效果要优于HCl。     

-乳酸的研究

从所选取的产l-乳酸的4株菌中筛选出一株性能优良、糖利用率和乳酸产量较高的菌种作为试验用菌种。对影响乳酸菌发酵大豆秸秆酶解物制备l-乳酸的因素进行了研究,影响大豆秸秆酶解液发酵的主要因素是菌种类型、底物糖浓度、接种量、温度及pH值。结果表明:干酪乳酸菌是较适宜的发酵菌种,较适宜的发酵条件为:发酵温度30℃,接种量10%,pH值5.5。随着底物糖含量的增加,乳酸产率相应增大,在实验范围内,乳酸菌发酵所产乳酸的产率达到80%。