農(nóng)作物秸稈液氨-過氧化氫預(yù)處理參數(shù)優(yōu)化及酶解效果研究.pdf

1、農(nóng)作物秸稈的生物質(zhì)資源總量非常可觀，我國年產(chǎn)秸稈達(dá)7億噸，可作為纖維素乙醇生產(chǎn)的重要原料資源。預(yù)處理、酶解和發(fā)酵是纖維素乙醇生產(chǎn)中的三大關(guān)鍵技術(shù)，本文對預(yù)處理和酶解技術(shù)展開研究。本文針對氨和過氧化氫對木質(zhì)纖維素原料的作用特點(diǎn)，提出了液氨預(yù)處理(LAT)、過氧化氫預(yù)處理(HP)和液氨一過氧化氫(LATH)預(yù)處理等三種方法，對稻草、苜蓿草和高粱秸稈等農(nóng)作物秸稈預(yù)處理后的酶解效果進(jìn)行了比較，對預(yù)處理溫度、載氨量、過氧化氫用量、載水量、駐留時(shí)間

2、、纖維素酶添加量等實(shí)驗(yàn)參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，提出了最佳預(yù)處理?xiàng)l件。實(shí)驗(yàn)還對稻草、苜蓿草和高粱秸稈等混合物進(jìn)行LAT與LATH預(yù)處理，并進(jìn)行酶解結(jié)果比較。研究有以下結(jié)論:
　　(1)稻草LAT與LATH的優(yōu)化預(yù)處理?xiàng)l件是:LAT預(yù)處理溫度為90℃、LATH為130℃，載氨量為3.0，預(yù)處理駐留時(shí)間為10 min，含水率（載水量）為2.0。酶解72 h葡聚糖酶解轉(zhuǎn)化率分別為90.86％和91.16％;木聚糖的酶解轉(zhuǎn)化率分別為76.30％和7

3、3.95％，每1000 g稻草（干基）經(jīng)LAT和LATH預(yù)處理后，72 h酶解可轉(zhuǎn)化單糖的產(chǎn)量分別為550.83 g和537.59 g，是未經(jīng)預(yù)處理原料單糖產(chǎn)量189.95 g的2.9倍和2.8倍。LATH預(yù)處理的木質(zhì)素移除率高于LAT預(yù)處理。
　　(2)稻草在HP預(yù)處理下的優(yōu)化條件是:120℃、預(yù)處理時(shí)間為60 min、30％H2O2水溶液與原料質(zhì)量比為0.75∶1，在此條件下預(yù)處理后葡聚糖和木聚糖的72 h酶解率分別為61.5

4、5％和47.82％，每1000 g干基稻草原料經(jīng)144 h酶解可生產(chǎn)單糖334.5 g，與LAT和LATH法相比，HP預(yù)處理后稻草酶解效果次之。
　　(3)對纖維素酶添加量的優(yōu)化得出纖維素酶添加量對提高酶解率的效果遠(yuǎn)低于液氨預(yù)處理的效果，在稻草的酶解過程中，纖維素酶添加量＞15 FPU/(g葡聚糖)時(shí)，對提升酶解效果的作用不大;LAT預(yù)處理能提高酶制劑的利用效率。
　　(4)苜蓿草和高粱秸稈LAT預(yù)處理優(yōu)化條件是:110℃、

5、載氨量1.0、載水量0.6、駐留時(shí)間為5 min。其72 h葡聚糖的酶解率分別為61.51％、82.51％;木聚糖的酶解率分別為67.32％、91.12％。經(jīng)144 h酶解，每1000 g干基苜蓿草和高粱秸稈可生產(chǎn)單糖總量342.53 g和559.51 g。高粱秸稈的LAT預(yù)處理效果優(yōu)于苜蓿草。
　　(5)稻草、苜蓿草和高粱秸稈等三種秸稈混合物經(jīng)LAT預(yù)處理，再經(jīng)72 h酶解后，其葡聚糖和木聚糖酶解轉(zhuǎn)化率分別為84.90％、81.