利用竹基纤维素为碳源生物转化L-乳酸的潜力研究

以竹材制浆厂备料工段产生的废弃竹屑为原料,采用蒸汽爆破预处理且提取半纤维素后的竹基纤维素为碳源,同时对预处理前后竹屑采用扫描电子显微镜&能谱仪和激光粒度分析仪进行表征;用分步水解发酵工艺,结合高效液相色谱对发酵L-乳酸工艺关键参数进行了分析,探究了该碳源生物转化L-乳酸的潜力。结果表明,蒸汽爆破预处理提高了原料酶解还原糖释放量,在总固体(total solids,TS)质量浓度140 g/L、酶添加量60 FPU/g、酶解54 h条件下糖化,总糖质量浓度可达31.19 g/L。将糖化液用于发酵试验,在起始糖质量浓度19.43 g/L,发酵初始pH 6.5、菌株接种量5%、发酵17 h条件下,L-乳酸质量浓度可达6.28 g/L,其糖酸转化率高达80.87%。综上,该实验为竹基纤维素的利用提供了高值化途径参考。

稀酸催化蒸汽爆破预处理提高竹子糖化效果的研究

采用稀酸浸泡结合蒸汽爆破预处理方式,对竹子的糖化效果进行了条件筛选。对浸泡酸浓度、浸泡时间、蒸汽爆破压强及、爆破压力维持时间4个因素进行探索,以酶解得到的还原糖含量高低作为衡量指标。结果表明:在单因素实验中,最优条件与其对应的还原糖浓度分别为:浸泡酸浓度2.5%时,还原糖浓度39.4301 g/L;浸泡时间10 h时,还原糖浓度35.2116 g/L;蒸汽爆破压强2 MPa时,还原糖浓度31.7554 g/L;蒸汽爆破压力维持时间150 s时,还原糖浓度30.3634 g/L。通过正交试验优化并验证后,得到最优的预处理条件:常温条件下,将竹子浸泡在2.5%的硫酸中8 h,于压强2 MPa的蒸汽爆破装置中维持180 s后爆破,可以得到最高的还原糖产量42.3707 g/L,且上述单因素影响主次顺序为:浸泡酸浓度>浸泡时间>压力维持时间>爆破压强。

酸爆预处理对杨木复合酶解共发酵乙醇的影响

以稀磷酸浸渍结合蒸汽爆破预处理的杨木屑为原料,研究了酶解时间,酶量,酶比对酸爆杨木酶解效果的影响,进行了同步糖化共发酵(SSCF)产乙醇的验证实验,并采用SEM,GC,GC/MS等方法进行了样品的表征。结果表明:预处理酸爆杨木有效的破坏了木质纤维结构,使半纤维素降解率达到80.5%。酸爆杨木酶解的最佳条件为酶量15 FPU/g底物,β-葡萄糖苷酶/滤纸酶的比值为1.796,酶解12 h,在此条件下,底物浓度为10%w/v酶解可得还原糖56.86 g/L,酶解糖化率70.49%。,经SSCF发酵72 h,得乙醇浓度30.03 g/L,乙醇得率可达81.68%。

构树皮蒸汽爆破预处理的研究

研究了蒸汽压力和保压时间对构树皮蒸汽爆破预处理后酸水解还原糖得率的影响。确定当蒸汽压力为2.2 MPa,保压时间为9 min时,还原糖总得率最高,为原料理论含糖量的76.48%,而未经蒸汽爆破预处理直接酸水解的还原糖得率仅为理论得率的47.25%。原料经蒸汽爆破预处理后再酸水解的还原糖总得率比直接酸水解的还原糖得率提高了61.86%。通过扫描电镜对比观察了蒸汽爆破预处理对纤维结构的作用效果。

微波―酸化汽爆预处理反应器结构参数优化

综合木质纤维素微波预处理和酸化汽爆预处理的优点,提出了微波―酸化汽爆预处理方法及反应器。以提高微波吸收效率和电场均匀性为目标,利用HFSS电磁软件对反应器的主要结构参数进行优化。并用正交试验法在较优范围内进行优化,得出反应器的最优参数。通过样本分析对优化前后物料区域的电场进行均匀性比较。结果表明,优化后反应器的微波吸收效率达90.5%,电场均匀性显著提高,可有效提高反应器的性能,为微波―酸化汽爆预处理反应器的研发和工业应用提供依据。

稀酸和蒸汽爆破预处理玉米秸秆对琥珀酸发酵的影响

为了从玉米秸秆中获得高浓度可发酵糖以实现琥珀酸的高产,首先比较了蒸汽爆破和稀酸预处理2种方式对玉米秸秆酶解效果的影响,发现预处理后的玉米秸秆中含有较多影响琥珀酸发酵的抑制物,因此采用水洗及D301树脂共同脱毒以减少玉米秸秆水解液中的抑制物。研究结果表明,基于蒸汽爆破预处理的玉米秸秆酶解后总糖质量浓度最终能够达到147.24 g/L,高于稀酸预处理的115.61 g/L;经过蒸汽爆破、水洗脱毒后的玉米秸秆水解液初糖质量浓度为60 g/L时,蒸汽爆破组的琥珀酸的产量为25.32 g/L,得率为42.19%,比稀酸预处理组的琥珀酸产量提高11.59%。

汽爆预处理对柠檬酸发酵菌渣制备氨基葡萄糖盐酸盐的影响

以柠檬酸发酵菌渣为原料,经汽爆预处理后,采用化学法制备氨基葡萄糖盐酸盐,研究了汽爆预处理对氨基葡萄糖盐酸盐收率的影响。结果表明,汽爆预处理可显著提高氨基葡萄糖盐酸盐的收率;在2.5 MPa下对柠檬酸发酵菌渣汽爆预处理90 s,氨基葡萄糖盐酸盐的收率较未经汽爆预处理提高了(88.89±7.32)%,纯度达到93.14%;汽爆预处理副产物中可溶性总糖和可溶性总蛋白含量分别达到6.44%和9.37%,可回收重复利用。为柠檬酸废弃物的高值化利用及菌体氨糖的新工艺开发提供了借鉴。