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木薯秆作为一种丰富廉价的植物纤维资源,可以代替有限的粮食原料糖化产生还原糖,在开发新能源和环境保护等方面具有重要的经济效益和社会效益。本文研究了酶水解糖化木薯秆的工艺条件,并对其影响因素进行了分析,旨在提高酶解得率。
为了提高酶解得率,对木薯秆采用不同的工艺进行预处理,实验结果表明:采用纤维素酶直接水解糖化木薯秆的工艺条件研究为,在50℃温度条件下,反应体系pH值为4.5,反应时间为44 h,固液比为1:30,粒度为100目时,纤维素酶用量达到2.0 g·L-1,酶解得率最高为11.63%。
采用NaOH,HCl,氨水方法分别对木薯秆进行预处理后,在温度为45℃,pH为4.5,纤维素酶用量为0.2g·L-1g,水解时间42 h时,还原糖最高得率分别为51.25%,45.85%,40.39%。实验结果表明,预处理对于酶解得率有显著影响。
实验还对木薯秆分别才用碱法,碱/高温法,碱/微波法,酸法,酸/微波法,蒸汽爆破法,碱/蒸汽爆破法,氨水浸泡等方法对木薯秆进行预处理。对预处理后的样品进行电镜扫描观察和X-衍射实验结果表明,预处理过程可以有效地降低纤维素的结晶度,其中以NaOH常温浸泡法最为明显。此外,预处理过程对原料的组织结构有非常明显的改善。
为了在提高酶解得率的同时,减少预处理过程中能源的消耗和对环境的污染,对利用纤维素酶和木聚糖酶协同作用水解糖化木薯秆进行了研究。实验结果表明:用木聚糖酶和纤维素酶协同作用对木薯秆进行糖化时,pH值是最重要的影响因素,最佳反应条件为,温度50℃,HC为1.4 mL,纤维素酶用量为1.5 g·L-1,反应时间为42 h,pH值为5.5,此时的酶解得率为51.02%。
本文所采用的实验方法和得到的一系列研究结果,为木薯秆的水解糖化和综合应用的工业化提供了重要的参考和启示,有重要的研究意义。