国家自然科学基金(31100432)
- 作品数：12 被引量：32H指数：4
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- 相关领域：化学工程生物学轻工技术与工程更多>>
- 玉米秸秆水抽提物对乙醇发酵的影响被引量：1
- 2016年
- 采用水抽提法提取玉米秸秆中的水抽提物,研究水抽提液、水抽提液稀酸水解液对树干毕赤酵母木糖乙醇发酵和酿酒酵母葡萄糖乙醇发酵性能的影响。结果表明,与空白对照相比,添加水抽提液对树干毕赤酵母木糖乙醇发酵性能有一定的抑制作用,随着水抽提液添加体积的增加,抑制程度有所增加,但增加不明显,延长时间至48 h可以增加糖利用率,但乙醇得率均呈现下降趋势(80%以下);而添加水抽提液对酿酒酵母葡萄糖乙醇发酵的抑制作用不明显。当添加水抽提液稀酸水解液时,树干毕赤酵母木糖乙醇发酵时间延长(从24 h延长到48 h),达到相同糖利用率时的乙醇得率下降;而添加水抽提液稀酸水解液对酿酒酵母葡萄糖乙醇发酵性能抑制作用不大。因此,树干毕赤酵母要比酿酒酵母对水抽提液及其稀酸水解液中存在的抑制物更敏感,所以在玉米秸秆预处理之前,采用水抽提去除水抽提物可减少水抽提物在后续预处理过程中产生抑制物,从而提高微生物乙醇发酵能力,为燃料乙醇真正商业化生产提供参考依据。
- 荣亚运朱圆圆朱均均陈旭徐勇勇强余世袁
- 关键词：玉米秸秆抑制物乙醇发酵
- 酚酮类对树干毕赤酵母乙醇发酵及脂肪酸组成的影响被引量：1
- 2016年
- 木质素降解产物对微生物产生的抑制作用,是燃料乙醇生物炼制的主要瓶颈之一。本文以树干毕赤酵母为发酵菌株,研究木质素降解产物中3种酚酮类(4-羟基苯乙酮、4-羟基-3-甲氧基苯乙酮、4-羟基-3,5-二甲氧基苯乙酮)对其木糖乙醇发酵及酵母细胞脂肪酸组成的影响。采用高效液相色谱(HPLC)和气相色谱-质谱联用(GC/MS)技术对乙醇发酵性能和酵母细胞脂肪酸组成进行分析。研究结果表明,酚酮类物质对乙醇发酵呈现抑制作用且其分子量越低抑制作用越明显,当4-羟基苯乙酮浓度为1.50 g/L时,发酵24 h的木糖利用率、乙醇得率和乙醇浓度分别下降了42.47%、5.30%和9.76 g/L;培养基中存在酚酮类物质时,酵母细胞中的不饱和脂肪酸的比例上升,添加1.50 g/L的3种酚酮类物质后,树干毕赤酵母细胞不饱和脂肪酸和饱和脂肪酸的比例从原来的2.58分别上升到3.03、3.06和3.61,酵母细胞膜的流动性随之上升,不稳定性提高。因此,酚酮类物质能够降低酵母生长、提高不饱和脂肪酸的比例以及降低乙醇发酵能力,有效降低或去除木质素降解产物含量是提高木质纤维原料生物炼制的关键。
- 杨金龙程逸超朱圆圆朱均均陈婷婷徐勇勇强余世袁
- 关键词：树干毕赤酵母乙醇发酵脂肪酸组成
- 玉米秸秆乙酰基水解产物对乙醇发酵的影响及去除策略被引量：5
- 2014年
- 研究了木质纤维原料在预处理过程中半纤维素上乙酰基水解产生的乙酸对酿酒酵母、树干毕赤酵母乙醇发酵的影响,结果表明乙酸对戊糖、己糖酵母乙醇发酵均产生很大的影响。根据乙酸产生的特点,采用氢氧化钠法去除乙酸而尽量不降解纤维素和半纤维素,从源头上将乙酸与'糖'分开。在单因素(氢氧化钠质量浓度、温度、液固比和时间)试验的基础上,采用响应面分析进一步优化试验,结果表明,上述4个因素的影响从大到小依次为:氢氧化钠质量浓度、液固比、温度和时间。最佳条件为:NaOH 5.45 g/L,液固比13∶1(mL∶g),温度62℃,时间45 min。在此条件下乙酸去除率和木聚糖残留率分别为95.19%和87.80%。
- 朱均均朱圆圆程婷徐勇勇强余世袁
- 关键词：乙酸玉米秸秆氢氧化钠
- 稀酸蒸汽爆破玉米秸秆预水解液的脱毒及乙醇发酵被引量：6
- 2014年
- 以水洗稀酸蒸汽爆破玉米秸秆(ASC)得到的预水解液为原料,分析了ASC预水解液中可发酵性糖、碳水化合物降解产物和主要木质素降解产物的含量,研究了ASC预水解液乙醇发酵性能、3种脱毒方法对预水解液进行脱毒及乙醇发酵性能。研究结果表明,ASC预水解液中可发酵糖类主要含有木糖(49.50 g/L)及少量葡萄糖(9.80 g/L),可用于发酵制备乙醇,但含有大量抑制物不利于乙醇发酵,发酵60 h时的糖利用率和乙醇得率分别仅有87.96%和74.63%。ASC预水解液经过乙酸乙酯萃取、酵母吸附和亚硫酸钠处理3种方式脱毒后乙醇发酵性能均得到较大改善:经乙酸乙酯萃取脱毒后发酵36 h时的糖利用率和乙醇得率分别为95.40%和90.71%;经酵母吸附脱毒后发酵48 h时的糖利用率和乙醇得率分别为97.83%和81.98%;经亚硫酸钠处理脱毒后发酵48 h时的糖利用率和乙醇得率分别为95.55%和84.74%。虽然乙酸乙酯萃取脱毒效果最佳,但从工业应用前景来看,酵母吸附和亚硫酸钠处理是最佳选择。
- 朱均均杨金龙张玲玲黄鑫徐勇勇强余世袁
- 关键词：玉米秸秆脱毒乙醇发酵
- 稀硫酸-氢氧化钙联合预处理玉米秸秆制乙醇被引量：4
- 2015年
- 以玉米秸秆为原料,研究稀硫酸-氢氧化钙联合预处理秸秆制备燃料乙醇的方法。玉米秸秆经稀硫酸预处理、固液分离后得到的预水解液(主要含有木糖)进行戊糖发酵;而残渣采用氢氧化钙进一步预处理后,经酶水解得到的葡萄糖进行己糖发酵,从而实现戊糖和己糖分开发酵产乙醇。研究结果表明,玉米秸秆稀硫酸预处理最佳条件为:硫酸用量1.00%(以绝干玉米秸秆计),反应温度130℃,反应时间70 min,此时木聚糖水解得率为80.45%;采用树干毕赤酵母对玉米秸秆稀硫酸预水解液原液、浓缩液Ⅰ(浓度为原液的2倍)和浓缩液Ⅱ(浓度为原液的3.5倍)进行戊糖发酵,乙醇得率分别为82.52%、85.13%和73.64%。氢氧化钙进一步预处理玉米秸秆稀硫酸预处理渣的最佳条件为:氢氧化钙用量0.125 g/g(以绝干玉米秸秆计),反应温度90℃,时间24 h,此时纤维素酶水解得率为84.92%;采用酿酒酵母对两步预处理残渣的酶水解液原液、浓缩液Ⅲ和浓缩液Ⅳ(浓度为原液的2倍和3倍)进行己糖发酵,乙醇得率分别为92.22%、91.89%和85.54%。
- 朱圆圆杨金龙朱均均张璐徐勇勇强余世袁
- 关键词：燃料乙醇玉米秸秆
- 两步碱法预处理对玉米秸秆组分及结构的影响被引量：12
- 2015年
- 针对乙酸对乙醇发酵的影响及其在预处理过程中的产生机制,采用氢氧化钠-氢氧化钙2步预处理的方法:第1步氢氧化钠预处理实现乙酰基的去除,从源头上将乙酸与"糖"分开;脱乙酰基后的玉米秸秆进一步采用氢氧化钙预处理,提高纤维素酶水解得率。采用红外光谱(FT-IR)、X射线衍射仪(XRD)和扫描电镜(SEM)对玉米秸秆纤维结构特性进行分析。研究结果表明,玉米秸秆经第1步氢氧化钠可实现乙酰基去除率和木聚糖残留率分别为95.2%和87.8%,纤维素基本不被降解。脱乙酰基玉米秸秆第2步氢氧化钙预处理正交试验优化条件为氢氧化钙用量0.100g/g玉米秸秆、温度90℃、时间36h,纤维素酶水解36h后的酶水解得率为85.1%,所得固体渣纤维素和半纤维素的回收率分别为92.1%和65.5%,木质素去除率为63.0%。2步碱法预处理后的玉米秸秆纤维表面出现大量的裂纹和裂片,纤维束间发生分离,纤维素的结晶指数由55.1%上升到60.6%,1245cm-1处的C-O基团伸展振动峰形明显减弱是由于乙酰基的去除,结合酶水解得率的提高也说明预处理达到提高纤维素酶对纤维素的可及度。
- 朱圆圆顾夕梅朱均均徐勇勇强余世袁
- 关键词：玉米秸秆纤维素酶水解
- 树干毕赤酵母对玉米秸秆蒸汽爆破水解液及其蒸馏釜底液中木糖的发酵
- 2013年
- 为了能够高效地利用木质纤维素水解液中的糖,采取了一种新的工艺路线:玉米秸秆水解液中的葡萄糖先被酿酒酵母转化为乙醇,并通过蒸馏将发酵液中的乙醇去除,然后再用驯化过的树干毕赤酵母将蒸馏釜底液中的木糖转化为乙醇。结果表明,蒸馏后的水解液中84.4 g/L木糖经过48 h发酵的乙醇得率和木糖利用率分别为80.4%和89.7%;高浓度抑制物的蒸馏釜底液中木糖的利用可以通过提高初始pH值的方法加以改善。初始pH值为5.5,蒸馏釜底液中乙酸为3.2 g/L时木糖利用率和乙醇得率分别为91.0%和76.3%(以木糖计)。由此充分表明,通过这种工艺路线酿酒酵母发酵液中的木糖可以被有效利用,从而较为经济地解决了木质纤维素制备燃料乙醇过程中木糖的利用问题。
- 赵晨方浩孔端男朱均均余世袁
- 关键词：树干毕赤酵母
- 酸性水溶助剂对竹屑组分分离的研究被引量：1
- 2022年
- 研究酸性水溶助剂对甲苯磺酸(p-TsOH)对竹屑组分分离及制备单糖、木质素纳米颗粒和糠醛的影响。通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、红外光谱(FT-IR)对竹屑分离前后物理化学结构进行分析,采用透射电镜(TEM)对木质素纳米颗粒进行分析。研究结果表明:在p-TsOH质量分数为55%、温度90℃和120 min条件下,木聚糖和木质素去除率分别为82.72%和82.16%,而纤维素保留率高达87.3%,预处理物料酶解72 h的葡萄糖得率达96.4%;预处理后分离得到的滤液采用缓慢加水稀释沉淀法得到木质素纳米颗粒(平均粒径为69.33 nm)后,再采用真空蒸发浓缩后于170℃、5 min下反应制备糠醛,糠醛得率为78.5%。物料衡算结果表明:1000 g绝干竹屑可以得到426.6 g可发酵性单糖(其中葡萄糖390.9 g,木糖35.7 g),217.1 g木质素纳米颗粒和85.4 g糠醛。
- 徐广六赵智辰张瑞张寒张寒
- 关键词：对甲苯磺酸竹屑酶水解糠醛
- 盐类对树干毕赤酵母乙醇发酵及其细胞膜流动性的影响被引量：1
- 2015年
- 以树干毕赤酵母为发酵菌株,研究氯化盐类和硫酸盐类对其己糖戊糖共发酵影响,并采用荧光偏振法测定盐类对酵母细胞膜流动性的影响。研究结果表明,盐类对树干毕赤酵母发酵有着明显的抑制作用;当氯化盐的浓度达到0.5 mol/L、发酵24 h时,NaCl对乙醇发酵的抑制作用最为明显,与未添加氯化盐相比,糖利用率、乙醇浓度以及乙醇得率分别下降了52.00%、65.10%、22.50%,盐离子对树干毕赤酵母发酵的抑制作用Na^+>NH_4^+>K^+。硫酸盐中的阳离子浓度是氯化盐的2倍,但抑制作用没有显著不同,所以Cl^-对树干毕赤酵母的乙醇发酵抑制作用要大于SO_4^(2-);高盐浓度下细胞膜的流动性更高,且不同盐离子对细胞膜的流动性影响也不同,NH_4^+对细胞膜的流动性影响最大,细胞膜流动性的增加可能是增加细胞对压力的耐受性,降低对细胞的损失。
- 杨金龙朱圆圆朱均均郭枫黄茜茜徐勇勇强余世袁
- 关键词：盐类树干毕赤酵母乙醇发酵细胞膜流动性
- 咪唑类离子液体对木质纤维预水解液的脱毒被引量：1
- 2016年
- 针对燃料乙醇生物炼制过程中抑制物对酵母乙醇发酵的抑制作用,以水洗稀酸蒸汽爆破预处理玉米秸秆得到的预水解液为研究对象,采用新型绿色脱毒技术——离子液体进行萃取脱毒,研究比较了两种咪唑类离子液体[烷基咪唑六氟磷酸盐离子液体[C_nmim][PF_6](n=4,6,8)和烷基咪唑四氟硼酸盐离子液体[C_nmim][BF_4](n=6,8)]对预水解液的萃取性能。结果表明,随着咪唑类离子液体阳离子烷基链长度的增加,离子液体对抑制物的萃取性能下降,具有更强电负性的阴离子为4BF-的离子液体比阴离子为6PF-的离子液体萃取效率更高。通过比较糖与抑制物的萃取率,最终选择[C8mim][BF4]作为预水解液的萃取剂,结果显示其对主要抑制物甲酸、乙酸、5-羟甲基糠醛的萃取率分别为53.22%、47.53%和85.13%,总酚的萃取率为65.05%,而糖的损失率在6%以内。
- 杨金龙荣亚运高露朱均均徐勇勇强欧阳嘉余世袁
- 关键词：离子液体生物燃料抑制物脱毒
