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）。     

稀碱预处理棕榈残渣制备纤维乙醇

以棕榈残渣(Empty fruit bunch,EFB)为原料,通过预处理、酶解、发酵等过程制备纤维乙醇.首先对比了碱、碱/过氧化氢等预处理条件对棕榈残渣组成及酶解的影响,结果表明稀碱预处理效果较好.适宜的稀碱预处理条件为:NaOH浓度为1％,固液比为1∶10,在40℃浸泡24 h后于121℃下保温30 min,在该条件下,EFB的固体回收率为74.09％,纤维素、半纤维素和木质素的含量分别为44.08％、25.74％和13.89％.对该条件下预处理后的固体样品,以底物浓度5％、酶载量30 FPU/g底物酶解72 h,纤维素和半纤维素的酶解率分别达到84.44％和89.28％.进一步考察了酶载量和底物浓度对酶解的影响以及乙醇批式同步糖化发酵,当酶载量为30 FPU/g底物,底物浓度由5％增加至25％时,利用酿酒酵母Saccharomyces cerevisiae(接种量为5％,VIV)发酵72 h后乙醇的浓度分别为9.76 g/L和35.25 g/L,可分别达到理论得率的79.09％和56.96％.     

预处理苎麻秆和红麻秆糖化发酵生产燃料乙醇

苎麻和红麻是我国传统纤维作物,皮部纤维在造纸、纺织等工业具有广泛用途,但剥皮后剩余的茎秆部分并没有被有效利用。由于其中含有较多纤维素,可望被生物转化生产燃料乙醇。比较了几种不同化学预处理方法对苎麻秆和红麻秆纤维素酶解性能的改善效果,进而选择碱法预处理后原料,进行半同步糖化发酵产乙醇实验。结果表明,苎麻秆和红麻秆经4%NaOH和0.02%蒽醌-2-磺酸钠盐(AQSS),在170℃下处理1 h,继而在固形物底物浓度18%时发酵168 h,发酵液中乙醇浓度达到51 g/L。采用少量多次补料至20%的底物浓度,乙醇浓度都能达到63 g/L,纤维素转化率分别为77%和79%。红麻秆经5.2%NaHSO3和0.2%H2SO4,在170℃下处理1 h,补料至20%的底物浓度时,乙醇浓度可达到65 g/L,纤维素转化率为72%。     

预处理沙柳酶解液脱毒及其丁醇发酵

为了提高沙柳原料的丁醇发酵效果,考察沙柳原料经过蒸爆、超微粉碎+稀酸和超微粉碎+稀碱预处理后补料酶解的效果,优化了沙柳酶解液活性炭脱毒工艺参数,并对经过脱毒处理的酶解液进行了丁醇发酵研究,结果表明:预处理沙柳原料酶解底物质量浓度为200 g/m L时,3种预处理方法中蒸爆处理法水解效果最好,每克底物的滤纸酶酶加量15 U,酶解96 h后,酶解液总糖质量浓度达到57 g/L。活性炭脱毒处理的最优条件:p H 4.8,碳加量4%(质量分数)、温度70℃、1 h,该条件下的沙柳水解液脱色率达到97.4%、糖损失率3.1%。3种预处理沙柳原料的酶解液经活性炭脱毒后都可以被丁醇梭菌正常利用发酵产丁醇,发酵液总溶剂(ABE)质量浓度约为14 g/L。     

沙柳原料高浓度底物酶解发酵乙醇工艺

为了提高沙柳生物转化过程的经济可行性,考察了沙柳原料经过蒸爆、超微粉碎+稀酸、超微粉碎+稀碱预处理后高浓度底物补料酶解的效果,并对其高浓度水解糖液进行了乙醇发酵。结果表明:蒸爆处理法水解效果最好,通过补料酶解,底物质量分数可以达到30%,酶解液中总糖质量浓度达到132 g/L,葡萄糖质量浓度105 g/L;超微粉碎+稀酸预处理原料底物质量分数可以达到22%,酶解液中总糖质量浓度达到123 g/L,葡萄糖质量浓度73 g/L;超微粉碎+稀碱预处理原料底物质量分数可以达到22%,酶解液中总糖质量浓度133 g/L,葡萄糖质量浓度77 g/L。3种预处理使沙柳原料的酶解糖液都可以较好地被酿酒酵母利用发酵产乙醇,蒸爆处理原料的酶解糖液乙醇发酵效果最好,乙醇质量浓度达到47 g/L。     

碱液湿磨预处理稻草的酶解性能

预处理是提高酶法木质纤维素糖化效率的重要加工过程.本论文对稻草进行碱液湿磨预处理和酶解,探讨了预处理碱液浓度对稻草的成分、结构和酶解的影响,同时利用米氏方程对稻草酶解反应进行动力学分析,求出了米氏常数Km 和最大反应速率rmax.实验结果表明,碱液湿磨预处理明显改善了稻草的酶解性能.未处理稻草酶解的还原糖收率为13.4%、Km 为66.8 mg/mL、rmax 为312.5μmol/(min · mL).采用1%NaOH 溶液对稻草进行预处理1h 后,还原糖收率提高到41.4%,Km 减小到15.9 mg/mL, rmax 提高到666.7μmol/(min · mL).预处理过程中木质素去除、纤维素晶体结构消除、底物可及度增加是酶解中还原糖收率和反应速率上升的主要原因.     

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％。     

常压甘油自催化预处理麦草浓醪发酵纤维素乙醇

目前纤维素乙醇成本偏高的根本原因在于没有达到淀粉质乙醇发酵水平的"三高"(高浓度、高转化率和高效率)指标,提高水解糖液浓度和避免发酵抑制物来实现浓醪发酵,是解决问题的关键。文中以常压甘油自催化预处理麦草为底物,尝试采用不同发酵策略,探讨其浓醪发酵产纤维素乙醇的可行性。在优化培养条件(15%底物浓度,加酶量30 FPU/g干底物,温度37℃,接种量10%)下同步糖化发酵72 h,纤维素乙醇产量为31.2 g/L,转化率为73%,发酵效率0.43 g/(L·h);采用半同步(预酶解24 h)糖化发酵72 h,纤维素乙醇浓度达到33.7 g/L,转化率为79%,发酵效率为0.47 g/(L·h),其中(半)同步糖化发酵中90%以上纤维素已被糖化水解用于发酵;采用分批补料式半同步糖化发酵,补料到基质浓度相当于30%,发酵72 h时纤维素乙醇产量达到51.2 g/L,转化率为62%,发酵效率为0.71 g/(L·h)。在所有浓醪发酵中乙酸不足3 g/L,无糠醛和羟甲基糠醛等发酵抑制物。以上结果表明,常压甘油自催化预处理木质纤维素基质适用于纤维素乙醇发酵;分批补料式半同步糖化发酵策略可用来进行浓醪纤维素乙醇发酵;未来工作中提高基质纯度和强化酶解产糖是浓醪纤维素乙醇达到"三高"指标的关键。     

白蜡虫卵蛋白酶解工艺的研究

本项目对白蜡虫(Ericerus pela)卵蛋白的酶解工艺进行了研究。通过正交试验确定木瓜蛋白酶为适宜的水解用酶,最佳用量为1.5%;酶解条件为酶解温度50℃,酶解pH值9.0,酶解时间24 h,原料与水比例为1∶20;试验结果还表明原料在酶解前经过预处理,蛋白水解率可提高20.7%,预处理条件为原料在20倍的1 mol/L盐酸溶液中,80℃恒温加热30 min;在确定的最佳条件下对白蜡虫卵进行预处理和酶解,蛋白水解率可达58.4%。     

白腐真菌Pleurotus sajor-caju预处理对红麻秸秆发酵乙醇的影响

为研究微生物法预处理对红麻秸秆中木质素的降解及后续的红麻纤维素酶促糖化和发酵效率的影响,将白腐真菌Pleurotus sajor-caju接种在红麻秸秆培养基上固态培养,对红麻秸秆进行预处理。经P. sajor-caju培养25~35 d后,有效转化红麻秸秆中的木质素,转化率最高可达50.20％,并提高红麻纤维素的酶促水解效率,糖化率达69.33％~78.64％,与对照组相比提高了3.5~4.1倍。以微生物法预处理后的红麻秸秆样品为底物的同步糖化发酵实验表明,发酵72 h,发酵液中乙醇浓度达到18.35~     

乙酸分级预处理甘蔗渣对纤维素酶解性能的影响

为提高甘蔗渣的纤维素酶解性能,采用乙酸脱木素结合碱脱乙酰基的预处理工艺 (Acetoline工艺) 对甘蔗渣进行预处理,考察了乙酸脱木素过程中若干因素对预处理结果的影响,并对预处理后甘蔗渣的纤维素酶解性能进行了研究。结果表明,经过Acetoline预处理后甘蔗渣在7.5％固体含量、15 FPU+10 CBU/g固体的纤维素酶和β-葡萄糖苷酶用量下酶解48 h,酶解聚糖转化率接近80％。与稀酸预处理相比,Acetoline预处理可以得到更高的酶解聚糖转化率。实验结果表明Acetoline工艺是一种可有效提高甘蔗渣纤维素酶解性能的预处理方法。     

斑茅酶解转化可发酵单糖的液氨预处理及参数优化

斑茅(Saccharum arundinaceum Retz.)的生物产量高,对土壤条件要求低,可作为纤维素乙醇生产的原料作物在我国南方地区广泛种植.实验以斑茅为原料,采用液氨预处理法克服其水解顽抗性,并添加纤维素酶进行酶解,运用高效液相色谱(HPLC)测定了酶解液中的单糖含量.实验结果表明在纤维素酶添加量为15FPU/(g当量葡聚糖)、预处理原料含水率为80％、预处理温度为130℃、预处理驻留时间为10 min、液氨与生物质的质量比例为2∶1时,葡聚糖和木聚糖的总转化率分别为69.34％和82.60％,相比于未作预处理的原料分别提高了573％和1 056％,单糖产量提高8倍.实验结果表明液氨预处理对斑茅是一种有效的预处理方式,并优于稀酸或湿爆法预处理,与酸预处理和氨爆法(AFEX)处理效果接近.     

青贮对柳枝稷制取燃料乙醇转化过程的影响

青贮是一种传统的生物质原料保存方法,广泛应用于纤维素乙醇炼制领域尚需要考察其对原料品质和下游乙醇转化过程的影响。文中以秋季(初、中和末)收割的柳枝稷为原料,通过青贮、高温水热(LHW)预处理、纤维素酶水解和同步糖化与发酵(SSF)实验对上述问题予以回答。结果显示,秋季初收割的柳枝稷以不同湿度青贮后pH均小于4.0,干重损失小于2%,各主要成分与青贮前相比无明显变化;LHW预处理中青贮样品半纤维素水解率普遍高于未贮存样品,但青贮同样使原料获得了更高的发酵抑制物产生水平;青贮柳枝稷葡萄糖、木糖和半乳糖产量(预处理+酶水解)高于未贮存柳枝稷;经过168 h的SSF,青贮样品乙醇浓度为12.1 g/L,未贮存的秋季初、秋季中和秋季末柳枝稷为底物的浓度分别为10.3 g/L、9.7 g/L和10.6 g/L。综上,青贮有助于提高柳枝稷LHW预处理效率、酶水解率和乙醇产量。     

基于杨木（Populus sp.）的二代燃料乙醇技术研究进展

木质纤维素类生物质作为一种廉价且储量丰富的可再生原料,可通过预处理、酶解和微生物发酵等过程转化为纤维素燃料乙醇,近几十年来受到世界各国的广泛关注。杨木是一种人工广泛种植的速生硬木,主要用于造纸工业,而伴随产生大量枝桠等废弃物。因其富含纤维素和半纤维素组分,被认为是纤维素乙醇生产的优良木质纤维素原料。聚焦于杨木在纤维素乙醇生产中的应用,介绍了杨木的组成及结构特点,重点综述了杨木在预处理技术、预处理原料的酶解、微生物发酵等方面的研究进展。最后,归纳总结了限制杨木在纤维素乙醇应用中的技术障碍及困难,进而分析提出了相应解决对策并展望了其应用前景。     

湿氧化爆破稻秆的同步糖化发酵条件研究

探讨了木质纤维素经过湿氧化爆破后在同步糖化发酵过程中酵母产乙醇的基本规律.采用单因素方法对湿氧化爆破条件、酶系组成和添加量以及预酶解时间和温度进行了优化.不同湿氧化爆破预处理条件下的稻秆对同步糖化发酵工艺的影响较大,在预处理温度160 ℃,进氧压力为4×105 Pa,碱用量为6%(w/w),反应时间为20 min的条件...     

鹰嘴豆孢克鲁维酵母利用菊芋原料同步糖化与发酵生产乙醇

菊芋含有大量的菊粉多糖,且种植简单、产量高,是极具开发价值的替代玉米等粮食作物生产燃料乙醇的原料。文中研究了鹰嘴豆孢克鲁维酵母Y179利用菊芋原料同步糖化与发酵生产乙醇。鹰嘴豆孢克鲁维酵母Y179具有高效分泌菊粉酶的能力,摇瓶试验显示Y179酵母能够利用完全由菊芋原料配制而成的培养基良好生长并发酵产生乙醇。通气及温度对乙醇产量影响明显,相对厌氧环境对Y179酵母发酵产乙醇具有促进作用,30℃发酵温度相对37℃和42℃更有利于乙醇产量提高。种子液培养时间及接种量对乙醇产量影响较小。在5 L发酵罐中以10%(V/V)量接入预培养36 h的Y179种子液,发酵液完全由菊芋干粉配制而成,总糖含量22%(W/V),30℃不通气,300 r/min搅拌,发酵144 h时,乙醇浓度达到12.3%(V/V),糖醇转化效率86.9%,糖利用率大于93.6%。初步研究结果显示鹰嘴豆孢克鲁维酵母Y179在利用菊芋原料生产乙醇方面具有良好应用前景。     

纤维乙醇研究现状及展望

介绍了近年来国内外纤维乙醇的研究现状,阐述了目前纤维乙醇生产存在的问题,分析了纤维乙醇产业化亟待解决的关键技术,展望了纤维乙醇的发展。     

以玉米秸秆为原料同步糖化发酵生产燃料乙醇

以玉米秸秆为原料,经酸法预处理后,采用同步糖化发酵SSF工艺生产燃料乙醇。正交试验获得的最佳体系为:培养温度34℃、发酵pH值5.5、发酵的液固比8:1、当发酵108h后,乙醇浓度可达8.33g/L。该实验为纤维质燃料乙醇的产业化生产提供技术依据。