纤维素酶水解汽爆秸秆的研究

合集下载

高粱秸秆的纤维素酶解技术研究综述及展望

高粱秸秆的纤维素酶解技术研究综述及展望摘要：高粱秸秆作为一种丰富、广泛分布的植物生物质资源，具有很高的纤维素含量，酶解高粱秸秆中的纤维素可以转化为可再生能源和高附加值化合物。

本文对高粱秸秆的纤维素酶解技术进行了综述，总结了目前的研究成果，并展望了未来的发展方向和挑战。

1.引言高粱秸秆是一种常见的农作物副产物，全球高粱产业每年产生大量的高粱秸秆，但其综合利用率较低。

纤维素是高粱秸秆中的主要组分，其酶解可以将纤维素转化为糖类化合物，可用于生产燃料、化学品和其他生物制品。

因此，高粱秸秆的纤维素酶解技术具有重要的研究和应用价值。

2.纤维素酶解技术的分类纤维素酶解技术主要包括物理、化学和生物法。

物理法主要通过温度和压力等条件改变纤维素的结构，提高酶解效率。

化学法通过添加酸或碱等物质降解纤维素，但会产生一定的副产物和环境污染。

生物法主要利用酶类催化纤维素降解，具有高效、环保、可再生的特点。

3.纤维素酶解技术的研究进展3.1 酶种选择高粱秸秆纤维素酶解过程中，酶的选择对反应效率和产物质量有着重要影响。

目前已经发现了多种适用于高粱秸秆纤维素酶解的酶类，如纤维素酶、木聚糖酶和半纤维素酶等。

研究人员通过对不同酶的协同作用和优化酶种组合，提高了纤维素酶解效率和底物使用率。

3.2 酶解条件酶解条件包括温度、pH值、底物浓度等因素。

适宜的酶解条件能够提高酶活性，加快纤维素降解速度。

研究人员通过对酶解条件的调控，提高了高粱秸秆纤维素酶解的效果。

3.3 酶解产物利用高粱秸秆纤维素酶解后产生的糖类化合物可以进一步转化为燃料、化学品和其他生物制品。

目前已经有许多方法可以将纤维素酶解产生的糖类化合物进行利用，如发酵生产乙醇、生物催化合成新陈代谢物等。

研究人员还通过改进底物提取和分离技术，提高了糖类产物的纯度和质量。

4.展望与挑战高粱秸秆的纤维素酶解技术在可再生能源和生物制品领域具有广阔的应用前景。

未来的研究可以从以下几个方面展开：4.1 酶类改良通过合成和改造酶类，提高纤维素酶解效率和底物适应性。

NaOH预处理后的玉米秸纤维素酶水解效果试验研究的开题报告

NaOH预处理后的玉米秸纤维素酶水解效果试验研
究的开题报告
引言：
随着人口的增加和能源需求的增大，替代传统化石能源的生物质能源逐渐成为人们关注的研究热点之一。

玉米秸秆作为一种常见的农业废弃物，具有丰富的纤维素组分，可作为生物质能源精细化利用的重要原料。

但是，纤维素的结构复杂、难以分解，生物降解技术成为纤维素资源利用的关键技术之一。

本研究旨在通过NaOH预处理玉米秸秆，提高其纤维素酶水解效果，为生物质能源的利用提供参考。

研究方法：
1.预处理方法：取一定量的玉米秸秆，采用NaOH预处理方法，控制NaOH浓度、反应温度和反应时间等因素，得到一定条件下处理后的玉米秸秆样品。

2.酶解条件：选用适当的纤维素酶，在一定的酶解条件下，对NaOH 预处理后的玉米秸秆进行水解反应。

3.结构性质分析：通过扫描电镜、红外光谱等方法分析预处理前后样品的结构性质，探究NaOH预处理对玉米秸秆纤维素的影响。

预期结果：
NaOH预处理能够有效破坏纤维素的结构，提高酶解效率。

通过分析玉米秸秆在NaOH预处理前后的结构性质，揭示预处理对纤维素酶水解效果的影响机理。

结果可为生物质能源的精细化利用提供理论基础和实验依据。

研究意义：
1.研究NaOH预处理对纤维素水解效果的影响，为优化生物质能源的生产工艺提供科学依据。

2.探究NaOH预处理对玉米秸秆结构性质的影响，为深入理解生物质水解机理提供参考。

3.提高玉米秸秆作为生物质资源利用的效率，减少传统化石能源的使用，推动可持续发展。

木质纤维素蒸汽爆破机的现状及研究

了环境。如果木质纤维素能够用于燃料乙醇的工业
生物技术公司进行了合作开发，并取得了显著成
效。
化生产，既能解决农村秸秆存放问题、保护环境，
同时又能增加农民收入、缓解能源危机，因此其前

如今，在世界上大量使用生物乙醇作为汽油辅
破机进行了全面分析和研究。
关键词可再生能源纤维素乙醇
０前言
预处理蒸汽爆破机
２０开始，国家发改委不再批准粮食乙醇项目０７年建设，生物燃料乙醇的推广得到了限制。
生物乙醇的开发利用可以减少人类对石油的依
素乙醇生产全过程，对下游加工过程及最终的生产成本有着深远的影响，产出物料的好坏影响到后面的酶解工艺中酶的加入量、酶解时间，因酶的成本
到来，导致全球粮食供应紧张；另一方面燃料酒精
的需求量越来越大，以粮食或糖类物质生产燃料酒
助燃料的国家主要有巴西、美国、日本和欧洲的一
景不可估量。
纤维素乙醇的生产方法主要是：通过一定的预处理过程将秸秆的内部结构打开，在纤维素酶的作用下，使半纤维素和纤维素转化为五碳糖和六碳糖，通过酿酒酵母的作用将糖转化为乙醇，经过蒸
精将导致与人争粮、与粮争地的矛盾更加突出。我国迟迟不能全面推广燃料乙醇的原因，就是因为这
些原料均为粮食作物或与粮争地的非粮作物，它们

玉米秸秆稀酸-蒸汽爆破预处理和水解糖化的试验研究

玉米秸秆稀酸-蒸汽爆破预处理和水解糖化的试验研究韩沐昕;谭羽非;刘欢鹏;李冬梅【摘要】考察了玉米秸秆经1％ (w/w)稀硫酸和水分别浸泡后在不同汽爆压力(分别确定研究压力为1.5 MPa,1.8 MPa和2.0 MPa)和保压时间(分别为4 min,6 min和8 min)下进行蒸汽爆破预处理的处理效果.分析了预处理后固体和液体部分的主要成分和含量.通过考察预处理后固体部分经过纤维素酶作用后所得到的葡萄糖得率,确定了最佳的稀酸-蒸汽爆破预处理工艺.在1％稀硫酸预浸12h后,采用1.8 MPa汽爆条件保压8 min,经过预处理玉米秸秆的最大葡萄糖得率为26.9 g/100g 原料;在该条件下,预处理后过滤液中总糖得率最高为34.5 g/100 g原料.【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2014(014)010【总页数】5页(P290-294)【关键词】预处理;玉米秸秆;稀酸;稀酸-蒸汽爆破;酶水解【作者】韩沐昕;谭羽非;刘欢鹏;李冬梅【作者单位】哈尔滨工业大学城市水资源和水环境国家重点实验室,市政环境工程学院,哈尔滨150090;黑龙江建筑职业技术学院,哈尔滨150025;哈尔滨工业大学城市水资源和水环境国家重点实验室,市政环境工程学院,哈尔滨150090;哈尔滨工业大学能源科学与工程学院,哈尔滨150001;哈尔滨工业大学城市水资源和水环境国家重点实验室,市政环境工程学院,哈尔滨150090【正文语种】中文【中图分类】X712玉米是我国的主要粮食作物之一，每年的产量约1.3×1012t，同时产玉米秸秆1.56 亿t，玉米秸秆是一种应用价值很高的可再生纤维素资源;但是这种资源长期没有得到合理地开发，约2/3 秸秆被焚烧掉，造成了资源的浪费和大气污染［1］。

秸秆类生物质作为能源，是一种贮存太阳能的可再生物质，生长过程中吸收大气中的CO2，因此在利用过程中排放的CO2，属于大气CO2的正常循环，不存在使全球变暖的效应。

里氏木霉纤维素酶降解小麦秸秆的研究

10 20 30 40 50 60
酶液量 : 秸秆 20∶1 40∶1 60∶1 80∶1 100∶1 120∶1
葡萄糖含量/ mg·ml - 1
817 616 411 310 214 118
葡萄糖总量/ mg
174 264 246 240 239 216
小麦秸秆转化率/ %
3418 5219 4914 4819 4817 4413
小麦秸秆转化率/ % 2614 30. 0 2014 32. 4 28. 8 17. 6 27. 2 22. 4 20. 0 37. 2 24. 4 41. 6 37. 2 30. 0 33. 1 22. 0 33. 4
217 纤维素酶液量对降解作用的影响分别加 10 、20 、30 、40 、50 、60 ml 的粗酶液处理秸
粮食与饲料工业/ 2003 年第 3 期 CEREAL & FEED INDUSTRY / 2003 ,No . 3
27
纤维素上 ,发挥协同效应。而当酶量过多的时候 ,酶的各组分出现竞争吸附 ,从而妨碍了它们在降解底物时的协同作用。
表 4 纤维素酶液量对降解作用的影响
纤维素酶液量/ ml
温度 ℃
小麦秸秆添加量/ g
葡萄糖的生成量/ mg·ml - 1
小麦秸秆转化率/ %
30
015
518
2312
35
015
612
2418
40
015
718
3112
45
015
818
3512
50
015
917
3818
55
015
911
3612
60

纤维素水解酶适用性和水解工艺的研究

我国广西壮族自治区是甘蔗和香蕉的主产区，卄蔗渣和香蕉秆资源丰富，每年甘蔗渣产出约
8 0 0 ~ 9 0 0 万 t ( 绝干计)。广西香蕉种植面积和产量在 _内居第二位，2 0 1 3 年年产香蕉达 2 9 0 万丨，产生香蕉秆约 4 1 0 万 I,其中可用于提取纤维素的香蕉杆产量约280万 t。甘蔗渣的主要成分:灰分8.3%，纤维素 3 5 . 4 % , 半纤维素 20.6%，木质素 18.6%。可见，甘蔗渣含有丰富的纤维素，且木质素较少，故甘蔗渣作为纤维原料具有很大的优越性，但目前甘蔗渣的主要用途除了部分作为造纸原料外，大部分用作锅炉燃料，利用途径单一，经济效益较低，已不适应广西区甘蔗经济的发展要求|4< 。另外，香蕉杆的主要成分：水分 12.9%,灰分 2.9%，木质素 8 . 7 % , 半纤维素 1 7 . 4 % , 纤维素 55.6%。目前香蕉杆的用途是经一般粉碎后直接还田，经济效益低，造成资源的很大浪费。而当前国内外利用纤维素原料生产燃料乙醇技术商业化存在的主要障碍包括
葡萄糖质 1 ：浓度 / ( m g • ml/1 )
图 1 葡萄糖标准曲线 Fig.l Standard curve of glucose
1.2.丨.2滤纸酶活力测定纤维素酶滤纸酶活的测定，用 FPU( filter paper
unit) 表示。F P U 定义为 1 m i n 内在一定条件下从
适用性和水解T.艺，确定 SDA-210纤维素酶丨00 u.g \ HSB-420纤维素酶 120 u.g N W X -310纤维素酶 50 u.g'

金属离子对纤维素酶降解汽爆秸秆的影响

摘要：以汽爆秸秆为底物，分别考察添加Fe2+、Mg2+、Cu2+和Fe3+四种金属离子对纤维素酶解性能的影响。

结果表明，金属离子的种类、用量均会影响纤维素的酶解效率。

其中Fe2+、Cu2+对纤维素降解有促进作用，当Fe2+浓度为0.6 mg/mL 时，对纤维素降解促进作用最明显。

Mg2+和Fe3+则会抑制纤维素酶解。

考察了纤维素酶在水解过程中的吸附过程，添加Fe2+可加快纤维素酶的吸附，促进纤维素酶与纤维素的有效结合。

关键词：纤维素酶；金属离子；水解；激活；吸附Effects of Metal Ion on the Hydrolysis of Steam-exploded Straw by CellulaseLI De-yinga， TIAN Yi-hongb， GONG Da-chunc（a. College of Materials and Chemical Engineering； b. college of Biological and Pharmaceutical Sciences；c. Research Institute for New Energy， China Three Gorges University，Yichang 443002，Hubei，China）Abstract： Effects of metal ions Fe2+、Mg2+、Cu2+and Fe3+on the enzymatic hydrolysis of steam-exploded straw were studied. Results showed that the kinds and concentrations of metal ions affected yield of enzymatic hydrolysis. Fe2+ and Cu2+ improved enzymatic hydrolysis of lignocelluloses. Fe2+ significantly increased yield of enzymatic hydrolysis when the concentration was 0.6 mg/mL. Mg2+ and Fe3+ had some inhibition on the degradation of cellulose. The adsorption process of cellulase in the hydrolysis was examined. Adding Fe2+ accelerated cellulase adsorption and formed productive binding that increases accessibility of cellulose to cellulose.Key words： cellulase； metal ion； hydrolysis； activation； adsorption木质纤维素水解是纤维素乙醇的关键技术之一。

玉米秸秆蒸汽爆破降解产物的分析

第29卷第2期2009年4月林　产　化　学　与　工　业Che m istry and I ndustry of Forest Pr oductsVol .29No .2Ap r .2009玉米秸秆蒸汽爆破降解产物的分析收稿日期:2008-09-25 基金项目:国家自然科学基金(30871992);国家“863”计划(2008AA05Z401);江苏高校自然科学重大基础研究(06KJA22015) 作者简介:朱均均(1979-),男,江苏如皋人,博士生,主要从事生物质资源生物转化的研究。

Z HU Jun 2jun 朱均均,勇强,陈尚钘,徐勇,张晓萍,余世袁(南京林业大学林木遗传与生物技术省部共建教育部重点实验室,江苏南京210037)摘　要:　采用高效液相色谱(HP LC )和气质联用(GC-MS )色谱技术对玉米秸秆蒸汽爆破降解产物进行分析。

玉米秸秆经蒸汽爆破预处理后,其纤维素、半纤维素和木质素降解损失分别为9.60%、47.98%和17.55%。

采用HP LC 对碳水化合物降解和分解产物定量分析,100g 玉米秸秆预处理后,产生甲酸2.10g 、乙酸2.00g 、乙酰丙酸0.10g 、5-羟甲基糠醛0.08g 和糠醛0.13g 。

采用GC-MS 对木质素和提取物降解产物定性分析,共检测出14种芳香类化合物、22种脂肪酸类化合物和5种呋喃化合物。

关键词:　玉米秸秆;蒸汽爆破;降解产物;气质联用中图分类号:T Q353.42;T Q353.14 文献标识码:A 文章编号:0253-2417(2009)02-0022-05I dentificati on of Degraded Pr oducts fr o m Stea m 2ex pl oded Corn StalkZ HU Jun 2jun,Y ONG Q iang,CHE N Shang 2xing,XU Yong,ZHANG Xiao 2p ing,Y U Shi 2yuan(Key Laborat ory of Forest Genetics &B i otechnol ogy,M inistry of Educati on,Nanjing Forestry Unversity,Nanjing 210037,China )Abstract:A variety of degraded p r oducts fr om corn stalk after stea m 2exp l osi on p retreat m ent were identified by HP LC and GC 2M S analysis .The l osses of cellul ose,he m icellul ose and lignin were 9.60%,47.98%and 17.55%,res pectively,when corn stalk was p retreated by stea m 2exp l osi on .Quantitative analysis of degraded p r oducts fr om carbohydrates indicated that 2.10g for m ic acid,2.00g acetic acid,0.10g levulinic acid,0.08g 52hydr oxy methylfurfural and 0.13g furfural were p r oduced fr om 100g corn stalk after p retreat m ent .The qualitative analysis of degraded p r oducts fr om lignin and extractive indicated that 14ar omatic compounds,22ali phatic acids and 5furan compounds were p r oduced .Key words:corn stalk;steam 2exp l osi on;degraded p r oducts;GC 2MS木质纤维原料生物炼制乙醇工艺中,由于原料中纤维素、半纤维素和木质素致密复杂的结构,纤维素很难被酶水解成单糖,木质纤维原料在酶水解前必须经过预处理以提高纤维素对纤维素酶的可及度。

1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。

维普资讯
第３４卷第４期
２００７年７月
酿
酒
Ｖｏ．４ № ．１．４３
（ＮＧＬＱＯＭＡＩＩＩＵＲ
３１，２０７ｕ．０
文章编号：０２８１（０７０－０７０１０ — １０２０）４－９－３０
表多篇论文，主要科技成果有 “ 多用途纤维素酶产业化技术中试 ” 、 “ 玉米酒精废液生产单细胞蛋白” “ 高温酒精酵母 ” “ 、耐、山里红饮料 ” “ 肉型新型饮料 ” 荣获省以上科技进步三等奖两项。、果等，
３％以上【５ｌ１。纤维素结构单元是由ＢＤ — 一葡萄糖基一，ｌ一糖苷４键联结而成的线性高分子化合物，每个纤维素分子由
纤维
（黑龙江省肇东市习酶制剂有限公司，成肇东市１１０）５１０
摘
要：以纤维素酶水解玉米秸秆纤维的过程为对象，究了温度、Ｈ、研ｐ加酶量、酶解时间对玉米秸秆水解的最
佳条件。根据实验结果和成本建议纤维素酶水解秸秆的最佳条件为温度５￣ｐ为４，０Ｃ，Ｈ．酶浓度为３ｕｍＬ水８０／，解时间为４ｈ此条件下纤维素酶的水解秸秆水解率最高，近４％．０。接４同时根据原纤维素酶水解秸秆水解率低的缺点，对纤维素酶进行了复配，通过对比试验，的纤维素酶水解秸秆从原来的４ｏ高为６％．改进４，／￣６关键词：纤维素酶；玉米秸秆；水解
利于的液化。采用间歇式加热浸泡，既有利于产品品质的提高，又节约能源，从而降低生产成本。４２加大接种量，理调节酒醪ｐ可防止杂菌的生长繁殖，．合Ｈ，加速淀粉的水解，缩短发酵周期。但接种量过大，既浪费菌种资
源，又难以控制温度。因此一定要掌握好糖化菌和发酵菌的接
中的有机成分以纤维素、半纤维素为主，其中纤维素含量占
连轻工学院，发酵工程专业，高级工程师，主要从事酶制剂的生产应
用与开发工作，现任肇东市日成酶制剂有限公司总经理、国酶制剂全
协会副理事长、中国饲料工业协会饲料添加剂专业委员会委员。曾发
８０１００～２０个葡萄糖分子组成。经过预处理的玉米秸秆经纤维
４１由于玉米ｌ多为直链淀粉，．定粉结构致密坚硬，吸水困难，不
【考文献】参
【】董玉新，ｌ张法琴．论液态发酵醋的风味改进及开发叨．中国调味品．
１９，）９９（：７５
酿造．９９（）３１９，１：７．．
【６彭涛．６】利用黄酒糟生产食醋【．Ｊ兰州科技情报．０（）】２０２０
ＳｕｙｏｈｒｃｓｉｇｏｒｎｇｒＤｒｎｔｄｎｔｅＰｏｅｓｎｆＣｏｎＶｉｅａｉｋ
Ａｂｔａｔｓｒｃ：Ｏｎｔｅｂｓｓｏｅｅｔｅｅｒｈａｄｐｏｕｔｎｐａｔｅｔｅｅｐｒｍｅｔｄｐｏｍｅｔｎｏｃｒｉｅａｒｋｗｔｏｎｖｎｇａｉｆｃｎｓａｃｒｄｃｉｒｃｉ，ｘｅｉｎｓｅｌｙｎｔｏｎｖｎｇｒｄｎｉｃｒｉｅａｈｒｒｎｏｃｈｉｉｈｒｗｈｃｒｗｎｒｕｈｌｕｄｆｒｎａｉｎａｄｓｕｉｄｔｅｃｕｅｎｏｕｉｎｒｄｃｒｃｐｔｔｎ，ｉｈｉｂｅｉｇｔｏｇｑｉｍｅｔｔ，ｎｄｅａｓｓａｄｓｌｔｓｏｐｕｅｐｅｉｉｉｓｈｉｅｏｔｈｏｔｏａｏｅｅｔａｙｇｔｅｌＯＩｖｎｇｒｋｉｅｂｓａｏｎｕｒｏａｖｌｅＥｐｒｎａｅｕｔｓｏｔｅｂｓａｏａｉｎｆｒｔｅｐｖｎｕｌｏａｔＣＩｉｅａｄｎｓｗｔｔｅｔｖｒａｄｎｔｔｎｌａｕ．ｘｉｌｈｈＩｒｉｈｈｌｆｉｉｅｍｅｔｌｓｌｈｗｅｔｌｔｒｒｓｈｌｃｏｏｈｏｇａｒｍｍｅ：ｅｃｎｅｓｏｆｕａ％，Ｋｓｇｒ．１％，ｔａｔａｉｔｗｅｔ．６ｈｔｏｖｒｉｎｏｇ８Ａ— ｕａ０４ａｔｃｋｓｓｅ０％，ｉｉｃｄｓｄｕ００５，ｏｄｖｎｇ０ｓｒ０ｒＰｎａ０ｃｔｃａｉｏｉｍ．１％ｆｏｉｅａ３％，ｉｃｒｒｃｒｔｉａｉ．２％ａｄｍａｉｃｄ００５．ｃｄ０２５ｎｌａｉ．７％ｃ
工业．９８１３：３１９．（４）
４液态发酵法酿制的玉米醋，米醇香，味独特，．３有玉风适宜调配醋酸饮料。４醋酸饮料产生沉淀的原因分为非生物因素和生物因素，．４减少饮料中蛋白质含量或添加絮凝剂可减少沉淀的生成。
【杨军，５１陈九武，夏新明，醋酸菌的分离及苹果醋的研制ｍ．等．中国
中图分类号：Ｓ６，１Ｔ２１４文献标识码：Ｂ
我国植物纤维资源十分丰富，如各种野草、农作物秸秆及
收稿日期：０７０－８２０－５１作者简介：勇ｆ９６）辽宁省丹东市人，何１６－男，本科，９７年毕业于大１８
林产品工业下脚料等。其中仅秸秆一项每年就达７×ｌ８以０上，玉米秸秆约２．０。这些资源长期没有得到合理的开２×１ｓ发。２３秸秆资源被焚烧，约／造成了新的大气污染。玉米秸秆
种量／６１。
【曾卫国，２】郜宗茂．醋酸发酵饮料的研制ｍ．中国酿造．９，）６１９３２９（：【褚维元．３１桔皮醋酸发酵饮料工艺条件及配方的研究册．食品科学．
２０，３１）０７０２２（０：－２７
【１吴西昆，４王哗，卫东，红枣醋酸发酵饮料的生产工艺【．熊等．Ｊ饮料】
ＹＥｕＬｉｈｎ，Ａｅ，Ｈ１ＵＣｈｎ，ＩＪ－ｏｇＷＮＧＬｉＺＡＷ，Ｆｎ－ｕｅｇｃｎ
（ｅａｔｅｔｆｉｈｍｓｙａｙｎｓｔｅｆｃｎｅｎｅｈｏｇ，ａｙｇ４３０ｅａ，ｈａＤｐｒｎｏｅｉｒｎａｇｎｔｕｉｃｄｃｎｌｙＮａ７０４ＨｎＣｉ）ｍｏｂｃｔＮＩｉｔｏＳｅａＴｏｎｎｎｎ