液态发酵原位酶解糖化水稻秸秆工艺优化

为探究以原位酶解方式整合产酶菌株的发酵条件和酶解条件差异的可行性,以木质纤维结构典型的水稻秸秆为对象,里氏木霉为产酶微生物,通过研究液态发酵原位酶解糖化水稻秸秆,对发酵过程和酶解过程协同控制条件进行优化。结果显示,最优产酶发酵条件为水稻秸秆添加量30 g/L,发酵温度30℃,初始pH 6.5,发酵时间48 h;最优酶解条件为酶解pH 4.8,酶解温度50℃,酶解时间24 h,最终的秸秆比产糖量为0.350 g/g。通过在酶解阶段时补加少量的粗酶液(体积分数5%),可以提升最终的比产糖量,由0.332 g/g提升至0.400 g/g,约提升了20%。原位酶解糖化秸秆纤维素是实现水稻秸秆高效降解利用的可行方式。该研究可为纤维素酶解工艺提供技术参考,为秸秆纤维素资源化利用提供一定理论依据。

油菜秸秆预处理及其发酵产酶效果研究

试验旨在探究油菜秸秆最佳的预处理工艺及其发酵产酶的效果。在油菜秸秆粉末预处理中,以秸秆保留量、预处理秸秆酶解产糖量、初始秸秆比产糖量为预处理的评估指标,考察浸泡时间、处理液浓度、液料比、处理液、秸秆粉碎程度等5个因素对预处理后秸秆粉末的影响,通过正交试验确定出最佳预处理工艺,以浸泡温度、浸泡时间、处理液浓度作为考察因素。结果显示:通过单因素和正交试验优化得到最佳预处理的条件为以40~60目的油菜秸秆粉为原料,液料比10 mL/g,温度45℃,在1.1%的NaOH中浸泡36 h。在最优条件下,秸秆比产糖量达0.1811 g/g。在固态产酶优化试验中考察碳源配比、氮源浓度、液料比、接种量、培养温度、培养时间等6个因素对固态发酵产酶优化的影响,通过正交试验确定出最佳固态发酵产酶优化条件,以碳源配比、氮源浓度、培养温度、培养时间作为考察因素。通过单因素和正交试验优化,得到最佳发酵条件为油菜秸秆粉和麸皮比为5∶4、硫酸铵浓度为2.5%、液料比1.5 mL/g、接种量5%、培养温度30℃、培养时间5 d,产纤维素酶活提高至7.923 IU。研究表明,通过对油菜秸秆进行预处理及产酶发酵后,能够显著降低油菜秸秆预处理工艺需求,提高油菜秸秆的利用率。

常压中温下水稻秸秆预处理及酶解研究

探究常压中温下不减小生物质粒度的水稻秸秆预处理方法。以预处理后秸秆保留量(g/g)、预处理秸秆酶解产糖量(g/g)、初始秸秆比产糖量(g/g)为预处理的评估指标。通过单因素实验确定以NaOH为预处理试剂。通过单因素和响应面优化得到预处理的条件为温度55℃、时间30 h、质量浓度1.3 g/d L,初始秸秆比产糖量(g/g)为0.271 g/g,与预测值基本一致。对预处理前后的水稻秸秆进行电镜扫描和红外光谱分析,显示预处理打破了水稻秸秆的部分关键结构,使其易于酶解。以预处理前后的水稻秸秆为唯一碳源,里氏木霉为菌种进行液态产酶产糖发酵,发现未处理的水稻秸秆中微生物不能生长,预处理秸秆发酵液中里氏木霉长势良好,发酵5 d,测得滤纸酶活(filter paper activity,FPA)0.522 IU/m L。本研究将为水稻秸秆预处理技术和生物炼制提供一定的参考。