秸秆分层多级转化液体燃料新工艺的研究进展

目前,秸秆主要作为性质单一组分的纤维素原料而采用生物转化法或快速热解法加以利用。生物转化法主要利用纤维素,而利用木质素和半纤维素较困难;快速热解生物质又使部分组分低值利用,而且得到的生物油品质低。为解决单一的生物或热转化方式存在的问题,提出秸秆分层多级转化液体燃料的新构思,即以秸秆“组分分离、分级定向转化”为核心,将生物转化和热转化有机结合多级转化生产燃料酒精与生物油。研究结果表明,秸秆经过汽爆处理后,采用高浓度发酵一分离乙醇耦合系统,可降低纤维素酶用量,提高了纤维素酶解效率,而且简化操作过程,使蒸馏前乙醇浓度达到60％以上。发酵乙醇剩余物再经热解后,不但热解温度较原秸秆明显降低,而且所得生物油品质有了明显改观。     

汽爆秸秆漆酶协同作用提取木质素

组分分离是秸秆炼制的关键技术。本文建立了汽爆耦合漆酶协同作用工艺,研究其对秸秆物理形态、化学组成以及木质素碱提取过程的影响。研究结果表明汽爆破坏秸秆表面致密结构,提高比表面积,促进漆酶对秸秆木质素的氧化作用;红外分析表明,漆酶破坏了汽爆秸秆中半纤维素酯键,且愈创木基吸收峰减弱,漆酶削弱了木质素与纤维素间相互作用;汽爆漆酶协同作用后的秸秆木质素提取率提高约20%(70℃,120 min)。Nuclei Growth模型分析温和条件下秸秆木质素提取过程,动力学结果表明,汽爆漆酶协同预处理增加了汽爆秸秆木质素碱提过程中反应起始作用位点,并提高了该过程对温度的敏感性。汽爆-漆酶协同预处理是一种有效的分离木质素的方法,将在木质纤维素原料的生物炼制中发挥重要作用。     

低水用量约束条件下的高固体含量纤维乙醇生物加工技术策略

木质纤维素原料生物转化生产纤维乙醇需要使用大量的水和蒸汽,从而使过程能耗和废水排放显著增加,大幅度增加了加工成本。最大限度地降低水和蒸汽用量对过程节能和废水减排并对最终成本控制极为重要。对极限低水用量约束条件下木质纤维素生物转化关键路径进行了实验研究和计算分析,确定了极低水和蒸汽用量的新型预处理技术,实现高效率预处理过程的废水零排放;采用独特的生物脱毒技术,用从自然界筛选的煤油霉菌Amorphotheca resinae ZN1对预处理原料中的抑制物进行了快速生物脱毒;对极限高固体含量下高粘度多相流物系在复杂抑制物胁迫下的酶水解与发酵行为以及放大准则进行了研究;建立了基于Aspen plus平台上的生物质加工物性数据库和严格热力学意义上的全过程流程模拟数学模型,实现了对过程的局部和全局设计与调优。这一综合技术在生物炼制微型工厂中进行了测试,并在纤维素乙醇工业示范装置中得到了应用。该研究结果将为构建具有工业实用价值的节能和清洁化木质纤维素生物转化技术提供依据。     

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.     

生物质原料预处理、组分分离到结构选择性拆分——生物质原料工程学的发展

在石化资源日益匮乏的严峻形势下,生物质将成为未来新一代生物及化工产业的最理想的替代原料.因此,如何使生物质资源成为生物基能源、生物基化学品和生物基材料的通用原料,成为目前世界各国共同关注的焦点和热点.从生物炼制及生物质科学与工程的发展可以看出,原料预处理是实现生物质高效转化的必要手段,而组分分离-定向转化是原料预处理的进一步提升,它可以实现纤维素、半纤维素和木质素的分别转化,但是仍然存在着原子利用率不高、能耗高、工艺路线复杂等问题.鉴于生物质是一个功能大分子体,要使其成为通用原料,应该根据原料结构特点和产物要求,发展结构化功能高值拆分的转化过程,即原料的选择性结构拆分思路.从原料预处理到组分分离,再到选择性结构拆分,实现了原料工程学的发展与逐步成熟,其最终目的是要真正建立以生物质为通用原料的新型工业技术体系和研究平台.     

还田秸秆碳在土壤中的转化分配及对土壤有机碳库影响的研究进展

农田土壤有机碳库是全球碳循环的重要组成部分.随着秸秆还田技术的广泛应用,作物秸秆成为土壤外源碳的主要来源.秸秆碳在土壤中的转化与分配直接影响土壤有机碳组成与含量,进而改变土壤养分循环.基于近年来的相关研究,本文探讨了还田秸秆碳转化与分配过程的影响因子,详细介绍了参与秸秆碳同化过程的土壤微生物组成,归纳与阐述了秸秆碳对土壤有机碳组成、含量及其周转的影响.同时,就非生物因子对秸秆碳的生物转化效应的影响、秸秆碳转化过程中的生物和非生物因子的互作、秸秆碳氮和土壤碳氮循环的耦合作用、秸秆碳向土壤活性有机碳库或稳定性有机碳库转化的有效调控技术等主要研究方向进行了展望,以期为准确揭示秸秆还田条件下各类土壤有机碳的变化特征,进而为实现秸秆还田的高效培肥与固碳效应提供理论依据和技术支撑.     

放线菌分离培养基筛选及杂菌抑制方法研究

采用平板涂抹分离法研究了培养基种类、土壤样品加热预处理及化学抑制剂对放线菌分离效果的影响。结果表明 :高氏 1号琼脂培养基 (GA)和秸秆腐解物琼脂培养基 (SDSA)的分离结果可以反映土壤中放线菌的基本状况 ;120℃×1.0h加热预处理土样能促进放线菌孢子萌发 ,增加放线菌的分离数量和种类。供试土样经 120℃×1.0h加热预处理后放线菌的数量和类型较对照处理分别增加了5.5 %～54.9%和 125%～100 % ,但加热处理对减少细菌数量作用不明显 ;在放线菌分离培养基中同时加入K_{2相似文献}   

纤维素酶高产菌种选育及酶活测定

一般从自然界筛选分离的野生型菌株产酶能力比较低．为了提高纤维素酶的活力,筛选和培育高产的菌种是关键。纤维素酶是多组分的复合酶．各个组分的底物专一性不同．并且不同来源的纤维素酶各组分的比例有差别。另一方面．纤维素酶作用的底物比较复杂,常常影响酶活力的表现,加上反应产物的不同．致使纤维素酶活力的测定方法多而繁杂。上期已对纤维素乙醇生产技术中的纤维质原料预处理技术进行了全面的综述．这期将围绕纤维素酶高产菌种选育及酶活测定进行介绍。     

固定化纤维素酶对预处理纤维素原料水解效果的影响

以壳聚糖为载体用交联法制备固定化纤维素酶,考察固定化纤维素酶对蒸爆、球磨、超声波、喷淋、高温预处理玉米秸秆纤维素原料的酶解效果.结果表明:物料经蒸爆预处理后酶水解效率最高可以达到95%,球磨预处理水解效率次之,达到60%.用电镜和FT-IR对处理前后秸秆结构进行表征分析,证明预处理对物料的物理结构及化学组成有一定的影响.蒸爆法和球磨法可以使物料致密的天然结构彻底破坏,从而增加物料的比表面积;蒸爆预处理可以使纤维素内部氢键和官能团改变,使物料更易于酶解.     

食品淀粉酶的特异性吸附分离提取技术研究(925228)

本课题研究的食品级α-淀粉酶提取工艺,采用高分子分离介质来提取淀粉酶,分离率平均为98.7%,酒精耗量小于0.3吨/吨成品酶。与超滤法相比,具有设备投资少,工艺简单、操作简便的特点;与酒精沉淀相比:具有酒精用量少、能耗低,从而降低成本,提高经     

评价木质纤维素预处理效果的新方法

以玉米秸秆为代表性纤维质原料,尝试建立一种评估预处理效果的新方法——持水率测定法,即:将试样在室温下浸泡1 h,在分离因数1 000下离心5 min后测定持水率。结果表明:在机理上木质纤维的持水率与可消化性具有一致性,在某种程度上具有正相关性;持水率作为一种简单快捷的新型测定方法,能够用来评估木质纤维素类生物质的预处理效果,不同预处理方法通过打破木质纤维的复杂致密结构,破坏氢键和酯键作用增加其孔径和孔穴,同时使其暴露出更多的游离羟基等亲水性基团,最终增加了木质纤维的持水率。     

金属有机框架材料固定化酶的研究进展

酶催化由于具有特异性强、催化效率高和环境友好等优点,已被广泛应用于多种化学和生物转化过程。传统的固定化酶技术可以扩大生物酶在工业生产中的应用范围,但通常存在载体负载效率低、催化活性低及酶的构象易改变等问题。近年来,具有高比表面积、高孔隙率、高稳定性和功能多样的金属有机框架材料(MOFs)作为新型的酶固定化材料引起了研究人员的广泛兴趣,因为固定后的酶@MOFs复合物比游离酶具有更好的催化性、稳定性、选择性及可回收性。为了对此新兴领域进行系统化梳理,本文从基于MOFs的酶固定化方法、影响酶固定化效果的主要因素、MOFs在酶固定化中的应用以及MOFs的毒性等方面对MOFs固定化酶领域的最新研究进展进行了综述,并分析了MOFs固定化酶领域现存的问题和与未来的发展前景。     

生物产品分离过程中的膜技术

膜技术是材料科学和过程工程科学等诸多学科相互交叉、相互渗透而产生的新领域．已成为现代分离科学中最重要的高新技术之一。美国官方文件声称：“目前没有一项工业技术能像膜技术那么广泛地应用”．近年来新兴生物技术及其产业的高速速发展又为膜技术的应用提供了广阔空间。众所周知．在生物技术研究及应用中．产物的分离提纯是生物产品生产的关键环节。膜技术由于具有高效、能耗低、过程简单、条件温和、操作方便、环境污染少、易于和其他技术集成等突出优点．特别适合生物产品（尤其是热敏性生物产品）的分离纯化．可有效克服传统分离方法周期长并易导致生化产品失活之不足。目前．膜技术已应用于生物技术领域从原料配制到产品浓缩、分离等各个环节．展现出巨大的应用潜力。表1是在生化产品分离提纯中应用较多的几种膜分离过程。     

内生真菌对姜黄素的微生物转化

目的:调查姜黄根茎内生真菌对姜黄素的微生物转化,以期获得一些姜黄素的结构类似物或衍生物。方法:利用表面消毒法分离内生真菌;采用薄层层析和高效液相色谱(HPLC)技术筛选生物转化姜黄素的内生真菌;利用硅胶柱层析和制备型HPLC分离纯化生物转化产物;应用波谱技术解析转化产物的化学结构;通过形态学特征和内转录间隔区(ITS)序列分析对内生真菌进行初步鉴定。结果:从姜黄根茎中分离出18株内生真菌,经筛选发现其中1株丝状真菌能转化姜黄素,其产物分别为去甲基姜黄素和二去甲基姜黄素。初步鉴定该内生真菌属于Diaporthe sp.。结论:内生真菌Diaporthe sp.能对姜黄素进行去甲基化修饰,推测它可能具有O-去甲基化酶系。     

微生物转化秸秆饲料

正秸秆作为农作物的主要副产品,是一种重要的可再生资源。利用微生物的降解能力,将秸秆转化为动物可利用的饲料,对于解决人畜争粮具有重大意义。微生物处理法具有提高营养价值、改善适口性、绿色无污染、能耗低等优点,是当前最具应用潜力和发展前景的秸秆饲料生产技术。本刊2013年第4期刊登了吴文韬、鞠美庭等发表的文章"一株纤维素降解菌的分离、鉴定及对玉米     

生物法脱除木质纤维素水解液中抑制因子的最新研究进展

实现从木质纤维素原料到燃料和高附加值化学品的生物转化,预处理是一个非常重要的步骤.酸解或蒸汽爆破等热-化学预处理过程会在水解液中生成或释放有机酸类、糠醛类和酚类化合物等抑制因子.这些抑制因子对发酵微生物具有毒性,会显著降低发酵产品的产率和生产强度.生物法去除木质纤维素水解液中的抑制因子具有操作简便以及不产生废水、废物等优点.生物脱毒法可分为两类:一类是通过向木质纤维素水解液中添加微生物或酶制剂,在发酵前去除抑制因子;另一类方法是通过遗传改造或适应性进化提高发酵菌株对抑制因子的生物降解能力,从而提高木质纤维素水解液的发酵性能.将着重以乙醇生产为例,介绍如何通过生物脱毒的方法提高木质纤维素水解液发酵的得率和生产强度.     

与硫氧化相关的嗜酸硫氧化亚铁硫杆菌doxDA操纵元的分析

用传统的选冶工艺很难对低品位及伴生硫化矿进行有效的提取,而硫化矿生物浸出技术特别适用于处理这类矿物资源;相对于传统选冶工艺,它具有流程短、能耗小、成本低、污染少等优点,具有广阔的工业应用前景.     

超富集植物蜈蚣草中砷化学形态的EXAFS研究

采用同步辐射扩展X射线吸收精细结构(SR EXAFS)技术研究了超富集植物蜈蚣草(Pteris vittata L.)中As的化学形态及其在转运过程中的变化.结果表明,蜈蚣草中的As主要以As(Ⅲ)与O配位的形态存在.As(Ⅴ)被植物吸收后,很快转化为As(Ⅲ),其转化过程主要发生在根部.As(Ⅲ)向地上部转运的过程中价态基本不变.在植物的根部和部分叶柄中存在少量与As-GSH相似的As-S结合方式,但是在As含量最高的羽叶中基本上未发现这种结合方式.与需要提取和分离过程的化学方法相比,采用EXAFS方法研究植物中的砷形态不需经过预分离或化学预处理就可以直接测定植物样品中元素的化学形态,因此可以避免样品预处理过程对As形态的干扰,并获得可靠的砷化学形态方面的信息.     

生物炼制过程中木质素高值转化研究进展

木质素高值转化对于提升生物炼制经济性,促进社会经济绿色发展具有重要意义。然而,木质素结构复杂且不均一,其高值化利用仍存在技术壁垒,使得木质素应用尚未形成规模。文中首先综述了当前生物炼制过程中木质素高值转化面临的主要挑战。然后通过比较不同预处理技术对木质素分离、性质及其利用的主要影响,详细阐述了基于生物炼制理念发展的新型组合预处理技术。其次,针对木质素本征结构特性导致其利用效率低等问题,进一步详述了溶剂分级、膜分级、梯度沉淀分级等分级利用策略对克服木质素不均一性,改善其可加工性能的重要影响。再次,针对木质素利用策略,系统比较了木质素热化学转化和生物转化,结合生物质预处理及木质素分级,阐述了以生物炼制理念进行木质素高值转化的新策略。最后,总结了木质素利用过程中存在的挑战性问题,展望了木质素高效分离、分级及转化过程发展的新策略和新趋势。     

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。