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木质纤维素预处理水解技术的研究进展
2025年
由于化石储量的枯竭和能源需求的增长,利用生物质进行大规模生物炼制具有重大意义。木质纤维素材料是丰富、廉价、碳中和的可再生生物资源,可用于生产生物燃料和生物制品。通过介绍各种增强木质纤维素酶水解的预处理研究,涵盖了预处理方法的最新进展,讨论了预处理工艺及其对木质纤维素酶水解的协同作用,总结了文献中各类最新的预处理技术。现有研究表明,有效的预处理组合可以有效提升生物质酶水解效率。
刘健王丽虹戴淼柔王梓媛张凯江锐奇
关键词:木质纤维素预处理生物能源糖化
一株芽孢杆菌的筛选及其降解木质纤维素性能
2025年
【目的】为了更好地利用因气候、机械配套等原因导致苜蓿延迟收割而沉积的木质纤维素,筛选可以降解木质纤维素的菌株,为苜蓿的高效利用提供菌种资源。【方法】采用碱性木质素、羧甲基纤维素钠培养法初筛菌株;结合颜色变化和褪色圈复筛能够分泌木质素酶和纤维素酶的菌株;通过16S rRNA基因和全基因组测序进行分类鉴定;将全基因组测序结果与京都基因与基因组百科全书(Kyotoencyclopediaofgenesandgenomes,KEGG)和碳水化合物活性酶(carbohydrate-active enzymes,CAZy)数据库比对,注释基因功能;利用扫描电镜法评价菌株对苜蓿茎微观结构的降解效果;采用菌株添加法评价其对苜蓿干草养分和微生物群落变化的影响。【结果】获得1株能够分泌木质素酶和纤维素酶的菌株S1,经全基因组测序鉴定为蜡样芽孢杆菌(Bacillus cereus)。其基因组中有305个基因被注释为参与碳水化合物代谢,其中包含139个编码碳水化合物活性酶的基因。在苜蓿干草中添加该菌株后,茎中维管束的微观结构发生显著变化,粗蛋白(crude protein,CP)含量随储存时间增加而升高,木质素、中性洗涤纤维(neutral detergent fiber,NDF)和酸性洗涤纤维(acid detergent fiber,ADF)含量降低,同时微生物α多样性也有所下降。【结论】筛选鉴定的菌株为蜡样芽孢杆菌,其具有较强的木质纤维素降解能力。
张鑫罗雨帆许庆方
关键词:蜡样芽孢杆菌苜蓿
A Greener Future: Carbon Nanomaterials from Lignocellulose
2025年
Lignocellulosic materials(LCMs),abundant biomass residues,pose significant environmental challenges when improperly disposed of.LCMs,such as sugarcane bagasse,rice straw,saw dust and agricultural residues,are abun-dant but often burned,contributing to air pollution and greenhouse gas emissions.This review explores the potential of transforming these materials into high-value carbon nanomaterials(CNMs).We explore the potential of transforming these materials into high-value CNMs.By employing techniques like carbonization and activa-tion,LCMs can be converted into various CNMs,including carbon nanotubes(CNTs),graphene(G),graphene oxide(GO),carbon quantum dots(CQDs),nanodiamonds(NDs),fullerenes(F),carbon nanofibers(CNFs),and others.Hybridizing different carbon allotropes further enhances their properties.CNMs derived from cellulose,lignin,and hemicellulose exhibit promising applications in diversefields.For instance,CNTs can be used in energy storage devices like batteries and supercapacitors due to their exceptional electrical conductivity and mechanical strength.Additionally,CNTs can be incorporated into recycled paper as afire retardant additive,enhancing itsflame resistance.G,renowned for its high surface area and excellent electrical conductivity,finds applications in electronics,sensors,catalysis,and water treatment,where it can be used to adsorb heavy metal ions.CQDs,owing to their unique optical properties,are used in bioimaging,drug delivery,and optoelectronic devices.By harnessing the potential of LCMs,we can not only mitigate environmental concerns but also contri-bute to a sustainable future.Continued research is essential to optimize synthesis methods,explore novel applica-tions,and unlock the full potential of these versatile materials.
Hebat-Allah S.TohamyMohamed El-SakhawySamir Kamel
木质纤维素降解菌及其在畜牧生产中的应用被引量:1
2025年
随着人们饮食结构中动物性产品比例不断增加,畜牧业的发展呈现出良好势头,与此同时,饲料粮的需求也不断增多。目前大豆和玉米作为我国主要的饲料原料存在较大缺口,因此,需要寻找新的饲料资源以缓解饲料粮供应压力。木质纤维素作为一种丰富且容易获取的可再生资源,作为新饲料资源开发有很大前景。目前木质纤维素降解主要采用物理化学处理法、酶处理法和微生物处理法,近年来微生物处理法受到广泛关注。微生物能分泌多种降解酶有效促进木质纤维素降解,因此,微生物处理法的关键就在于筛选出可以降解木质纤维素的微生物,并综合配伍用于木质纤维素饲料的转化和降解。文章阐述了木质纤维素降解菌酶系和菌种分类,以期为木质纤维素降解菌在畜禽生产上的应用提供新的思路。
张皓森李金转姚兆泰张静周一晨张日俊斯大勇
关键词:木质纤维素降解菌畜禽生产
能低温降解木质纤维素的大型真菌菌株的筛选
2025年
【目的】为发掘具有高效降解秸秆能力的微生物资源,提高秸秆在低温条件下的资源化利用效率,对955株大型真菌的木质纤维素降解能力进行了筛选。【方法】采用平板筛选法初步筛选具有羧甲基纤维素酶(carboxymethyl cellulase,CMCase)、木聚糖酶(xylanase)和漆酶(laccase)活性的菌株;通过滤纸崩解试验进一步筛选具备纤维素降解能力的菌株;对筛选得到的菌株进行液体发酵培养,并在第3、6、9和12天测定其酶活性,以筛选出降解木质纤维素能力较强的优势菌株。【结果】筛选得到11株在低温(15℃)条件下具有较强木质纤维素降解能力的优势菌株,分别为香栓孔菌(Trametes suaveolens)ZRL20181126、乳白耙齿菌(Irpex lacteus)ZRL20200020、乳白蛋巢菌(Crucibulum leave)ZRL20211707、韧革菌(Stereum hirsutum)ZRL20211291、糙皮侧耳(Pleurotus ostreatus)GX20170029、枫生射脉革菌(Phlebiaacerina)ZRL20221433、黄斑蘑菇(Agaricus xanthodermus)QL20170055、灰孔新小层孔菌(Neofomitellafumosipora)GX20170468、多瓣鳞伞(Pholiota multicingulata)GX20170329、褐伞残孔菌(Abortiporus biennis)GX20172649和黄小蜜环菌(Armillaria cepistipes)ZRL20190819。其中,乳白蛋巢菌、黄斑蘑菇和多瓣鳞伞是首次报道具有较高木质纤维素降解能力的菌株。测定结果显示,这11株菌的羧甲基纤维素酶、木聚糖酶和漆酶的最高活性分别达到262.31、91.03和196.50 U/mL。香栓孔菌的羧甲基纤维素酶活性在15℃条件下达到168.17 U/mL,显著高于常温条件下的67.88 U/mL;糙皮侧耳的羧甲基纤维素酶活性为150.78U/mL,漆酶活性为154.32U/mL;韧革菌的漆酶活性为63.27U/mL,是常温条件下的2倍。【结论】本研究筛选得到11株在低温(15℃)条件下降解木质纤维素能力较强的优势菌株,为寒冷地区木质纤维素资源的降解及低温工业应用提供了重要的理论支持。
刘明月王爱萍赵瑞琳
关键词:大型真菌
三元低共熔溶剂在木质纤维素酶解性能改善方面的应用研究进展
2025年
利用木质纤维素生产燃料和化学品是解决现阶段能源危机的有效途径之一。尽管木质纤维素的预处理技术受到广泛研究,但传统预处理技术的高能源需求、高成本以及设备抗腐蚀技术的限制催生了新型预处理工艺的发展。低共熔溶剂(deep eutectic solvents,DES)的出现有效地解决了这些问题,并大大提高了木质纤维素的转化效率。目前,二元低共熔溶剂(binary deep eutectic solvents,BDES)的应用与研究较为广泛,效率更高且具有针对性的三元低共熔溶剂(ternary deep eutectic solvents,TDES)也在逐渐发展中。本研究对TDES进行了系统的分类(包括含醇和酸的TDES、含有机分子化合物的TDES、含金属卤化物的TDES和含有两种不同酸的TDES),探讨了上述TDES在木质纤维素预处理后酶解性能改善方面的研究进展,同时对联合预处理方法进行了综述,并展望了DES在不同研究方向的应用潜力。
易文博谭丽萍刘同军
关键词:木质纤维素预处理木质素
木质纤维素乙酸预处理及酶水解类分形动力学研究
2025年
通过研究木质纤维素乙酸预处理及酶水解的类分形动力学,旨在提高生物质燃料乙醇的转化效率。通过改进现有动力学模型,并以相思木片为原料,探讨不同酶水解条件对酶解糖化过程的影响。研究发现,酶解底物浓度越高,酶解效果越差;酶解过程中添加葡萄糖会降低酶解液中的还原糖量,高底物浓度与葡萄糖抑制效应均会使反应速率常数k显著降低。酶用量的增加使得速率常数k和分形指数h均上升,而非离子表面活性剂Tween-80的添加能明显提高酶水解总还原糖得率,其数值高达65.87%。
柳咪陶响娥
关键词:木质纤维素
高温燃烧热导法中木质纤维素主元素分析条件优化
2025年
为准确测定木质纤维素的主元素含量,本研究基于高温燃烧热导法测定煤主元素的分析条件,采用二阶因子法筛选得到木质纤维素主元素含量测定的4个显著影响因素,其对木质纤维素主元素含量测定的影响由大到小依次为:供氧时间、供氧流量、样品质量、燃烧管温度;并通过单因素实验和响应面法优化测试参数,所得最佳实验条件为:样品质量30 mg、供氧时间90 s、供氧流量100 mL/min、燃烧管温度950℃。在最佳测试条件下,对6种木质纤维素标准物质进行主元素分析,并与煤测试条件和国家标准规定的方法对比。结果表明,优化后木质纤维素主元素分析条件的准确度与精确度均优于煤测试条件和国家标准规定的方法,主元素含量测定的标准偏差均<0.2,符合碳、氢、氮、硫4种主元素含量测定标准偏差≤0.3的目标要求,相对标准偏差(RSD,n=6)在0.04%~1.35%范围内。
陈康道汪红梅石炎军徐开群
关键词:木质纤维素响应面法
Atmospheric reductive catalytic fractionation of lignocellulose integrated with one-pot catalytic conversion of carbohydrate yielding valuable lignin monomers and platform chemicals from corn straw
2025年
Developing a cost-effective and environmentally friendly process for the production of valuable chemicals from abundant herbal biomass receives great attentions in recent years.Herein,taking advantage of the“lignin first”strategy,corn straw is converted to valuable chemicals including lignin monomers,furfural and 5-methoxymethylfurfural via a two steps process.The key of this research lies in the development of a green and low-cost catalytic process utilizing magnetic Raney Ni catalyst and high boiling point ethylene glycol.The utilization of neat ethylene glycol as the sole slovent under atmospheric conditions obviates the need for additional additives,thereby facilitating the entire process to be conducted in glass flasks and rendering it highly convenient for scaling up.In the initial step,depolymerization of corn straw lignin resulted in a monomer yield of 18.1 wt%.Subsequently,in a dimethyl carbonate system,the carbohydrate component underwent complete conversion in a one-pot process,yielding furfural and 5-methoxymethylfurfural as the primary products with an impressive yield of 47.7%.
Meng-Ying LiuZhe-Hui ZhangXue-Qi WangQian SunChen ZhangYu LiZhuohua SunKatalin BartaFeng PengTong-Qi Yuan
木质纤维素基生物质炭改性半导体及其光催化应用
2025年
因木质纤维素基生物质炭具有表面官能团丰富、结构易于调控及化学性质稳定等优点,其被广泛应用于催化、吸附及电化学等领域。其中,在光催化材料的构筑中,生物质炭能够改善半导体吸光差、光生载流子分离效率低、活性位点较少、比表面积较小等问题,进而优化其光催化性能。本文重点讨论了纤维素和木质素基生物质炭用于不同半导体(TiO_(2)、g-C_(3)N_(4)及ZnO等)的改性,改性方式包括复合改性和掺杂改性,复合改性又分为碳点复合和以炭为载体两种形式。同时,详细介绍了改性后的催化剂在各种光催化应用[光催化有机污染物降解、Cr(Ⅵ)还原、产氢及产H_(2)O_(2)等]中的性能表现。最后,从催化材料设计和光催化应用角度分别讨论了木质纤维素基生物质炭改性半导体用于光催化的研究现状及存在的问题,并提出了相应的解决方案。另外,还展望了该领域的未来发展前景。本文能够为生物质衍生炭的应用及光催化材料的设计提供较为深入的见解和指引。
方碧瑶邱健豪李伊馨姚建峰
关键词:纤维素木质素生物质炭半导体光催化

相关作者

苏小运
作品数:176被引量:104H指数:5
供职机构:中国农业科学院饲料研究所
研究主题:基因 编码基因 突变体 农业生物技术 纤维素酶
罗会颖
作品数:361被引量:240H指数:10
供职机构:中国农业科学院饲料研究所
研究主题:基因 编码基因 突变体 木聚糖酶 工程领域
黄仁亮
作品数:140被引量:117H指数:6
供职机构:天津大学
研究主题:木质纤维素 修饰 除藻剂 活化 过硫酸盐
苏荣欣
作品数:302被引量:448H指数:11
供职机构:天津大学
研究主题:木质纤维素 工程菌 酶解 除藻剂 编码基因
何志敏
作品数:256被引量:1,043H指数:16
供职机构:天津大学化工学院
研究主题:酶解 魔芋葡甘聚糖 木质纤维素 Β-甘露聚糖酶 酪蛋白