玉米秸稈的SPORL法和熱水預(yù)處理及酶水解研究.pdf

1、以木質(zhì)纖維素為原料生產(chǎn)燃料乙醇是生物新能源發(fā)展的必然趨勢，預(yù)處理技術(shù)是木質(zhì)纖維素生物轉(zhuǎn)化燃料乙醇的關(guān)鍵步驟，直接影響著木質(zhì)纖維素水解效率和乙醇的生產(chǎn)成本。研究開發(fā)高效、污染小、成本低的木質(zhì)纖維素預(yù)處理方法對生物燃料乙醇實現(xiàn)工業(yè)化具有重大意義。
　　本論文以玉米秸稈為原料，通過對木素溶出率、戊聚糖溶出率和底物酶水解轉(zhuǎn)化率、葡萄糖得率的分析，分別考察了熱水法和SPORL法預(yù)處理工藝的處理效果，并將二者相結(jié)合的預(yù)處理效果進行了對比分析。

2、
　　實驗首先考察的是熱水預(yù)處理過程中溫度、保溫時間和化學(xué)助劑對玉米秸稈糖化效果的影響。結(jié)果表明:170℃和30min為熱水預(yù)處理過程中戊聚糖轉(zhuǎn)化回收的最優(yōu)溫度和最佳保溫時間;FeCl3的加入能有效促進半纖維素的溶出，當(dāng)在140℃、30min和FeCl3用量9.75％條件下，戊聚糖溶出率達52.47％，比未加入FeCl3時提高近10倍，底物酶水解轉(zhuǎn)化率和葡萄糖得率顯著提高，分別為66.2％和44.32％。
　　SPORL法預(yù)

3、處理可以有效提高酶水解轉(zhuǎn)化率與葡萄糖得率，降解木素與半纖維素，但增加硫酸的加入量會明顯增加預(yù)處理液相中糠醛和HMF的含量。在所考察的范圍內(nèi)，亞硫酸氫鈉用量為5％、硫酸用量1.84％、液比1∶4、溫度180℃和保溫時間20min時，預(yù)處理效果較好，但此條件下糠醛和5-HMF的含量分別達到了6.83g/L和2.25g/L;在纖維素酶的用量為10FPU/g、纖維二糖酶1.0CBU/g時，酶水解轉(zhuǎn)化率和葡萄糖得率分別達到了86.31％和80.7

4、1％;經(jīng)過SPORL法預(yù)處理的底物酶水解時，纖維素酶用量與所產(chǎn)生的葡萄糖濃度具有較好的線性關(guān)系。
　　在上述研究的基礎(chǔ)上，對玉米秸稈進行了兩段預(yù)處理，考察了各段預(yù)處理條件的變化對原料中三大組分的溶出率和底物酶水解效果的影響。結(jié)果顯示:相對于單段熱水(170℃、30min)和亞硫酸鹽預(yù)處理(180℃、3％NaHSO3)，兩段相組合的預(yù)處理方式對酶水解轉(zhuǎn)化率和葡萄糖得率有顯著的提高。當(dāng)?shù)谝欢晤A(yù)處理條件為溫度140℃、時間30min、F