兩步預(yù)處理及酶水解玉米秸稈制備單糖的實驗研究.pdf

1、木質(zhì)纖維素是地球上最豐富的可再生清潔能源，農(nóng)作物（玉米、小麥和甘蔗等）和林木資源中均含有大量的木質(zhì)纖維素。木質(zhì)纖維素可以通過生物或化學(xué)方法轉(zhuǎn)化為單糖，進(jìn)而在糖平臺的基礎(chǔ)上制備燃料乙醇及其他化學(xué)品。一直以來，木質(zhì)纖維素的轉(zhuǎn)化利用技術(shù)都受到國內(nèi)外學(xué)者的關(guān)注，通過酶水解把木質(zhì)纖維素轉(zhuǎn)化為生物質(zhì)液體燃料和化學(xué)品的方法被廣泛的研究。由于木質(zhì)纖維素的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在酶水解前必須對木質(zhì)纖維素進(jìn)行預(yù)處理。
　　本課題研發(fā)了以玉米秸稈為原料的兩步高效預(yù)

2、處理技術(shù)，所做的實驗研究如下:
　　1.氨醇預(yù)處理玉米秸稈在氨水中添加少量乙醇對玉米秸稈進(jìn)行預(yù)處理，然后進(jìn)行酶水解。研究發(fā)現(xiàn)，氨醇預(yù)處理可以有效地脫除木質(zhì)素，提高酶水解的糖收率;與氨水預(yù)處理相比，乙醇的加入略微提高了木聚糖的收率。以木質(zhì)素的最佳脫除效果為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行系列實驗，確定了較佳的預(yù)處理反應(yīng)條件:反應(yīng)時間t=20 min，液固比L∶S=6∶1，反應(yīng)溫度T=120℃，醇氨體積比V乙醇∶V氨水=1∶5。
　　2.稀鹽酸和氨水兩

3、步預(yù)處理玉米秸稈首先，用稀鹽酸水解玉米秸稈以最大程度上回收木聚糖;然后利用氨水來進(jìn)一步改變木質(zhì)纖維素的結(jié)構(gòu)，擴大纖維素的比表面積，提高酶解效率。通過研究酶用量、液固比、反應(yīng)時間、反應(yīng)溫度對糖收率的影響，確定了酸堿兩步預(yù)處理的最佳條件。研究發(fā)現(xiàn)，在酸解溫110℃、酸解時間40 min、氨預(yù)處理溫度130℃、酶用量15 FPU、酶水解時間72小時的條件下，經(jīng)過兩步預(yù)處理和酶解實驗，葡聚糖和木聚糖的收率最高，分別達(dá)到了83.2％和97.1％。

4、
　　3.高溫液相水耦合濕法打磨預(yù)處理玉米秸稈利用高溫液相水對玉米秸稈進(jìn)行預(yù)處理，然后對預(yù)處理后的原料進(jìn)行打磨，打磨之后進(jìn)行酶水解。研究表明，高溫液態(tài)水預(yù)處理可以破壞原料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，提高酶水解效率，打磨后的原料更有利于酶解;與未打磨的原料相比，在較低反應(yīng)溫度、較短反應(yīng)時間和較低的酶用量時，打磨可以顯著提高酶水解的糖收率。實驗結(jié)果表明，玉米秸稈在200℃、40 min高溫液相水預(yù)處理和15min濕法打磨后，經(jīng)15 FPU/g的纖維素