玉米秸秆基纤维素乙醇生命周期能耗与温室气体排放分析

生命周期评价是目前分析产品或工艺的环境负荷唯一标准化工具,利用其生命周期分析方法可以有效地研究纤维素乙醇生命周期能耗与温室气体排放问题。为了定量解释以玉米秸秆为原料的纤维素乙醇的节能和温室气体减排潜力,利用生命周期分析方法对以稀酸预处理、酶水解法生产的玉米秸秆基乙醇进行了生命周期能耗与温室气体排放分析,以汽车行驶1 km为功能单位。结果表明：与汽油相比,纤维素乙醇E100 (100％乙醇) 和E10 (乙醇和汽油体积比=1∶9) 生命周期化石能耗分别减少79.63％和6.25％,温室气体排放分别减少53.98％和6.69％;生物质阶段化石能耗占到总化石能耗68.3％,其中氮肥和柴油的生命周期能耗贡献最大,分别占到生物质阶段的45.78％和33.26％;工厂电力生产过程的生命周期温室气体排放最多,占净温室气体排放量的42.06％,提升技术减少排放是降低净排放的有效措施。     

生物燃料专用转基因作物旨在提高收率的技术开发

作为生物质燃料的原料,正在进行旨在增加产量、提高生产效率的生物燃料专用转基因作物的技术开发。2011年2月,瑞士的大型种子企业先正达公司宣布,美国农业部批准其进行能够大幅度提高生物乙醇生产效率的玉米商业化种植。为了生产生物乙醇,首先要用酶将玉米等原料中的淀粉变成糖。而该公司开发的玉米被导入了这种酶的基因,玉米从长出来那天起就含有这种酶。     

响应面法优化玉米秸秆同步酶解发酵产乙醇条件

对汽爆玉米秸秆同步酶解发酵生产乙醇的条件进行优化。首先利用Fractional Factorial设计法对影响乙醇产量的7个因素进行评价,筛选出具有显著效应的3个因素,即反应温度、酶添加量、总反应时间,再以Box—Behnken设计法及响应面分析法确定主要因素的最佳水平,即反应温度37℃,每g纤维素添加纤维素酶32u,反应时间87h,此时乙醇体积分数达到3．69％。新工艺条件实验结果表明,乙醇体积分数在87h可达到3．76％,和原工艺相比,反应时间缩短了9h,乙醇体积分数提高了13％。     

C．shehatae TZ8耐乙醇菌株的筛选及发酵性能研究

以C.shehataeTZ8为出发茵株,利用1％溶壁酶和1％蜗牛酶酶解1．5h,制备成C.shehataeTZ8原生质体,并对原生质体进行紫外诱变,以含不同浓度乙醇的木糖液体培养基培养进行初筛和复筛,获得一株遗传性能稳定、耐乙醇能力达5．5％（v／v）的蕾株C．shehataeTZ8-4,比初始菌株耐乙醇能力提高了2％。对突变株C．shehataeTZ8-4发酵性能的研究结果表明：C．shehataeTZ8-4发酵糖能力从80g/L（葡糖糖和木糖比为2：1）提高到120g／L,最大乙醇产量从27．41g／L提高到43．12g／L。     

乙醇预处理麦秆的酶解性能研究简

采用H2 SO4催化和自催化乙醇法对麦秆进行预处理,比较预处理后麦秆的主要化学组成、纤维素酶解性能和半同步糖化发酵生产乙醇特性,并进行物料衡算。结果表明：H2 SO4催化和自催化乙醇预处理过程中纤维素固体回收率大于90％。添加非离子表面活性剂吐温20和吐温80没有显著提高H2 SO4催化乙醇预处理后纤维素的酶解葡萄糖得率及半同步糖化发酵过程中乙醇的产量,而对自催化乙醇处理后麦秆的酶解和半同步糖化发酵过程有一定程度的促进作用,相应的酶解葡聚糖转化率由72.7％提高到85.0％,而半同步糖化发酵过程中乙醇质量浓度提高了11.4％。物料衡算结果表明：酸催化和自催化乙醇预处理后葡聚糖回收率分别为91.0％和95.4％;半同步糖化发酵生产乙醇的得率分别为10.4和11.6 g（按100 g原料计）。     

玉米秸秆酶水解过程中的酶复配条件优化

降低酶解成本是纤维素乙醇生产的关键。利用酶复配技术优化蒸汽爆破处理后玉米秸秆的酶水解工艺条件,以提高纤维素的转化率。通过单因素实验和正交实验,研究了纤维素酶、木聚糖酶和β-葡萄糖苷酶对酶解效率的影响规律。结果表明,汽爆玉米秸秆,纤维素含量达42.21%,半纤维素仅为3.65%。纤维素酶对酶解过程起决定性作用,添加40 FPU/g时,酶解率为75.45%;木聚糖酶可促使更多的纤维素暴露出来,添加1 500 IU/g时,酶解率最高为78.03%;β-葡萄糖苷酶有助于消除纤维二糖积累造成的反馈抑制,用量40 IU/g时,纤维二糖浓度为0.330 4 g/100 m L,酶解率达76.45%。正交实验确定最佳工艺为:纤维素酶用量30 FPU/g,木聚糖酶用量800 IU/g,β-葡萄糖苷酶用量40 IU/g;该条件下,进行底物质量浓度25%的验证实验,葡萄糖达9.3g/100 m L,若用单一天冠纤维素酶,葡萄糖仅5.9 g/100 m L,提高了57.63%。三种酶的影响顺序为:纤维素酶木聚糖酶β-葡萄糖苷酶。     

海洋耐高温酸性α-淀粉酶水解玉米淀粉的研究

为开发适用于工业生产的新型酶制剂,以实验室自主构建的基因工程菌所产的新型海洋耐高温酸性α-淀粉酶为液化酶,以玉米淀粉液化后的DE值为指标,研究影响玉米淀粉的液化的因素,确定该酶水解玉米淀粉的最佳工艺条件。新型海洋耐高温酸性α-淀粉酶最佳的工艺条件为温度85℃、时间90 min、粉浆浓度250 g/L、酶用量32 U/g淀粉。     

农杆菌介导的玉米自交系愈伤组织转化条件的优化

采用农杆菌介导法,将外源基因导入玉米骨干自交系掖515和掖502胚性愈伤组织并再生玉米植株。在农杆菌浸染玉米胚性愈伤组织过程中,采取真空渗入、部分酶解和超声波处理,可以显著提高转化率。农杆菌浸染玉米胚性愈伤组织时,在50kPa下真空渗入5min,掖515和掖502胚性愈伤组织的转化率分别从6.3％和4.5％提高到8．7％和7．8％。愈伤组织在农杆菌浸染前,以0．2％离析酶酶解10min,掖515和掖502胚性愈伤组织的转化率分别提高到8.3％和8．9％。在农杆菌浸染时,以功率100W超声波处理90-120s,掖515和掖502胚性愈伤组织的转化率最高可达9．1％和9．4％。     

产纤维素酶黏细菌在生物转化的作用

目的:预处理对木质纤维素降解的影响.方法:从土壤中分离筛选到高纤维素酶活的黏细菌菌株So ce sh1008.该菌具有CMC酶活(CMCase)及微晶纤维素酶活性.研究NaOH联合黏细菌降解盐蒿、稻草、棉花秸秆和甘蔗渣四种木质纤维素的情况.结果:碱(2％ NaOH) -黏细菌处理的方法优于黏细菌-碱的方法,其中降解棉花秸秆降解效果最明显,以5.0g木质纤维素为原料,其最终干重损失达2.1g,溶液中总糖含量和还原糖含量均值分别为12.8 mg/mL和0.93 mg/mL.酵母菌发酵产乙醇的研究结果表明,最佳发酵时间为47h,碱-黏细菌甘蔗渣降解液发酵效果最好,乙醇产出达6.0％.结论:黏细菌联合2％ NaOH能有效降解甘蔗渣,提高乙醇产量.     

逼近玉米乙醇指标的先进纤维素乙醇技术

纤维素乙醇产业化的唯一出路是降低综合生产成本至玉米乙醇的盈利水平,实现对玉米乙醇的替代。目前纤维素乙醇技术已经到了一个技术突破和产业化应用的拐点。最先进的纤维素乙醇技术的各项技术指标以及关键的废水排放指标已经接近成熟的玉米乙醇技术水平,并产生大量盈余电力上网。纤维素乙醇的综合生产成本也已经与玉米乙醇接近,具备了与玉米乙醇进行市场竞争的潜力。我国的纤维素乙醇产业化仍然面临着诸如原料收集供应模式不成熟、投资门槛高、工程实践不足等严峻挑战。     

酶法提取银杏黄酮类化合物研究

本文研究了纤维素酶酶解法提取银杏总黄酮工艺。与传统的乙醇提取工艺相比,银杏总黄酮得率提高了18．92％。实验确定了最佳提取条件：酶浓度0．40mg／mL,酶作用时间120min,酶解温度50℃,酶解介质pH值为4．5,乙醇浓度70％,提取温度70℃。     

玉米燃料乙醇技术进展

近十年,随着燃料乙醇产能的快速扩张,美国燃料乙醇生产技术取得了长足的进步。对近年来国际上玉米燃料乙醇行业应用的新技术、新产品以及新方法进行了总结,并对玉米乙醇的发展方向进行了展望,希望对中国玉米乙醇的技术进步有所借鉴。     

木质纤维素固态酶解过程强化研究进展

高糖浓度、高乙醇发酵浓度、低分离成本及低废水排放是木质纤维素乙醇工业化的必然要求,木质纤维素固态酶解能够满足这一要求。但木质纤维素固态酶解过程仍然存在一些问题,需要从关键技术上实现新突破。文章综述了固态酶解过程抑制物效应,体系流变学性质变化和物质传递效率等问题;探讨了过程强化技术,提出强化固态酶解效率的新策略;介绍了固态酶解新型反应器及中试技术平台,并展望了木质纤维素固态酶解技术发展趋势。     

热休克蛋白HSP70和gp96增强乙肝DNA疫苗的细胞和体液免疫应答

旨在以乙肝病毒 (HBV) 的主要结构蛋白-表面蛋白 (HBsAg) 和核心蛋白 (HBcAg) 作为抗原设计DNA疫苗,研究热休克蛋白HSP70和gp96作为新型免疫佐剂增强疫苗的细胞免疫和体液免疫水平。利用酶联免疫斑点实验、流式细胞内因子染色、3H-TdR实验、酶联免疫吸附实验技术分析,结果显示HSP70和gp96可使疫苗的细胞免疫水平提高1~6倍,提高体液免疫水平20％~60％。研究结果为设计以HSP70和gp96作为免疫佐剂的新型乙肝治疗性疫苗提供了依据。     

玉米秸秆分批补料获得高还原糖浓度酶解液的条件优化

木质纤维素高浓度还原糖水解液的获得是纤维乙醇产业化发展的方向。在发酵工业领域,分批补料法是实现这一目标的重要研究途径。本研究采用分批补料法对获得高浓度玉米秸秆酶解还原糖的条件进行了优化。以稀硫酸预处理的玉米秸秆为原料,考察了液固比、补加量与补加时间对分批补料糖化的影响。结果表明,秸秆高浓度酶解液条件的初始物料为20％ (重量/体积),木聚糖酶220 U/g (底物),纤维素酶6 FPU/g (底物),果胶酶50 U/g (底物),在24 h、48 h后分批补加8％预处理后的物料,同时添加与补料量相应的木聚糖酶20 U/g (底物),纤维素酶2 FPU/g (底物),72 h后,最终糖化结果与非补料法相比,还原糖浓度从48.5 g/L提高到138.5 g/L,原料的酶解率最终达到理论值的62.5％。试验结果表明补料法可以显著提高秸秆水解液还原糖浓度。     

同工酶与玉米杂种优势研究II.互补酶类型及其在不同器官中的分布

根据我们以往的工作,高优势玉米杂种 的过氧化物酶同工酶酶谱图式之一称为互补 酶— 杂种酶带为其两亲本酶带的互补。类似 的图式BackmanE'.33等曾在玉米胚乳的亮氨酸 氨肤酶及过氧化氢酶,ScandaliOS161曾在氨肤酶, 过氧化氢酶及乙醇脱氢酶,Chiang Pai'53等曾 在水稻过氧化物酶中观察到。     

一株纤维素降解菌的分离、鉴定及对 玉米秸秆的降解特性

[目的]获得高产纤维素酶细菌菌株,探讨以氨化预处理玉米秸秆为底物时的纤维素酶产酶特性及底物降解特性,探讨纤维素酶作用机理,提高玉米秸秆利用率.[方法]用LB培养基分离并纯化菌株,羧甲基纤维素钠培养基培养、刚果红染色进行初步筛选.考察氨化预处理对底物降解率、产酶能力的影响.通过形态特征观察及16S rRNA、Biolog鉴定菌株.[结果]分离到一株高效纤维素降解菌NH11,经鉴定为枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis). 30℃、发酵5d时,预处理前后玉米秸秆降解率分别为14.24％和24.73％.30℃、pH 7.2时,处理组CMC酶活力峰值处为153.84 U/mL,FPA酶活力为197.24 U/mL,比未处理组分别高出11.45％和10.59％.[结论]NH11具有较高的纤维素酶产酶能力,氨化预处理能够提高菌株对玉米秸秆的降解率.该菌株在秸秆堆肥、制作食用菌培养基和制取反刍动物粗饲料方面具有很高的应用价值.     

玉米纤维乙醇技术研究进展与应用现状

对玉米纤维的组成及结构特性、适用的预处理技术和乙醇发酵菌株进行了综述,并对国外现有工业化玉米纤维乙醇技术及其应用进行了归纳,以期为我国燃料乙醇企业提供参考。     

过氧化氢酶发酵生产条件优化及在染整清洁生产中的应用研究

在以嗜热子囊菌生产过氧化氢酶的摇瓶发酵研究中,获得了适合工业化生产的碳源,即以26g/L的糊化玉米淀粉和1%(v/v)乙醇为混合碳源,过氧化氢酶的酶活达到了1996 u/mL,比优化前提高了25%。在此基础上,重点研究了发酵罐上的主要影响因素溶解氧对发酵的影响,通过分段控制搅拌转速,在52h将搅拌转速从200r/min提高到350r/min,过氧化氢酶最高酶活达到4505 u/mL,与不使用控制溶氧水平策略相比,酶活力提高了2.4倍。此外,还考察了该酶去除过氧化氢的效率,并在实际纺织生产中进行了应用实验,取得了良好的效果。     

通气量和菊粉浓度对克鲁维酵母乙醇发酵的影响

马克斯克鲁维酵母能够利用集成生物加工技术发酵菊芋生产乙醇,具有非粮燃料乙醇生产潜力.文中研究了该技术中的两个关键因素(通气量和底物浓度)对于K.marxinaus YX01乙醇发酵过程和菊粉酶活性的影响.研究结果表明,底物浓度对乙醇得率影响不大,底物浓度为250 g/L时,发酵终点乙醇浓度为84.74 g/L,但乙醇得率由低浓度50 g/L的86.4％(理论值),降为84.7％.通气能够加速K.marxinaus YX01的乙醇发酵过程,但降低了乙醇得率,当底物浓度为250 g/L时,乙醇得率由不通气的84.7％降为1.0 vvm时的73.3％.随底物浓度的升高及通气量的降低,K.marxinaus YX01分泌的菊粉酶活力表现出降低的趋势.在不通气及底物浓度为250 g/L时,菊粉酶的活性为6.59 U/mL,而底物浓度50 g/L,通气量1.0 vvm时的酶活力为21.54 U/mL.乙醇发酵过程中的副产物甘油随通气量的降低及底物浓度的升高而增大,而乙酸的浓度随通气量的增大及底物浓度的升高而升高.