双螺杆挤压耦合碱预处理对芦苇酶解效果的影响

为了提高芦苇中木质纤维素的利用率,减少预处理过程中的能耗、水耗及废水,对双螺杆挤压耦合碱预处理芦苇的工艺条件及酶解效果进行了研究。首先,考察双螺杆螺纹元件、螺杆转速、碱用量、处理温度和保温时间对芦苇酶解效果的影响,对比不同预处理前后芦苇纤维结构和化学组成的变化;其次,通过对预处理后芦苇的逆流洗涤工艺进行优化,分析芦苇的化学组分和酶解得率;最后,采用扫描电镜和傅里叶变换红外光谱仪对预处理前后芦苇的纤维结构进行表征。结果表明：采用双螺杆挤压在KOH用量为4%（质量分数）、温度为90 ℃、保温2 h、逆流洗涤用水量的固液比（m/v）为1∶8的条件下,能够有效破坏芦苇纤维结构,脱除表面蜡质,木质素脱除率达到72%,预处理后芦苇在较低纤维素酶用量（10 FPU/g底物）下,水解48 h后总糖得率达到0.45 g/g（干芦苇）。因此,双螺杆挤压耦合碱预处理可以提高芦苇酶解转化利用率,工艺过程能耗低、水耗低、无废水排放,为芦苇原料化利用提供了一种低成本、绿色可行的技术方案。     

芦苇水解液发酵生产γ-聚谷氨酸工艺优化

为了降低γ-聚谷氨酸(γ-PGA)的生产成本，实现芦苇等可再生资源的高值化利用，探索建立以芦苇水解液为碳源制备γ-PGA的新型发酵过程控制策略的可行性。首先，研究纤维素酶用量和底物浓度对芦苇水解的影响；其次，采用分段式培养及溶氧反馈补料调控策略，对芦苇水解液发酵生产γ-PGA进行工艺优化。结果表明，芦苇经预处理后在10 FPU/g(底物)酶用量和10%底物添加量的条件下水解，总糖质量浓度可达(76.64±1.74)g/L;以分段式溶氧反馈-分批补料发酵培养方式，利用芦苇水解液生产γ-PGA,最终产量可达(46.72±1.18)g/L,生产效率较分批发酵提高了46.06%。因此，将芦苇水解液用于γ-PGA的分批补料发酵具有产业化可行性，有助于降低商业化生产的原料成本。