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酶解法因其专一性、条件温和等优点被广泛关注;杂多酸作为清洁固体酸,广泛应用于工业领域中。本文将酶解技术运用于紫苏梗高附加值阿魏酸等活性成分的提取中,并探讨杂多酸催化降解酶解后二次残渣,实现紫苏梗的减量化处置和资源化利用,为废弃紫苏梗的处置及其资源化利用提供新方法。为实现紫苏梗植物组织的降解,本文选取不同酶,以紫苏梗中高附加值阿魏酸溶浸率为指标,筛选得出催化水解紫苏梗的高活性复合酶制剂(纤维素酶、木聚糖酶和漆酶);并采用均匀设计法,通过SPSS和VF软件拟合筛选得出复合酶的最佳配比。为提高紫苏梗中阿魏酸的溶出能效,实现紫苏梗“变废为宝”的资源化最大利用,选用响应曲面法优化获得复合酶催化水解紫苏梗溶浸阿魏酸的最佳条件,并利用粒子扩散方程建立还原糖及阿魏酸溶浸的动力学模型。为实现二次残渣减量化处置,木质素的高效降解,选取固体强酸磷钨杂多酸为催化剂,通过对比不同负载型催化剂对紫苏梗二次残渣的催化降解,优选得出杂多酸HPA/TS-1为降解木质素的适宜催化剂;并采用响应曲面法优化获得杂多酸降解木质素的最优工艺参数;运用BET(比表面积)和SEM(电镜扫描)表征,通过催化降解前后紫苏梗物相结构及组分变化,揭示复合酶、杂多酸的催化性能。其结论如下:(1)通过对比不同酶催化降解紫苏梗溶浸阿魏酸的能效,得出复合酶(纤维素酶、木聚糖酶及漆酶)具有高催化活性,采用复合酶水解紫苏梗,不仅能得到阿魏酸,同时还可得到咖啡酸及迷迭香酸两种具有高药用价值的活性成分。采用均匀设计法优化复合酶配比,得出复合酶最佳质量比为纤维素酶:漆酶:木聚糖酶=110:67:794,拟合得出其回归方程为:y=575.450-0.795x1+2.473x3-0.063x1x2,R=0.987>0.754,R2与adj-R2接近,F值38.798>9.300,说明回归方程高度显著,回归模型可用;分析得出木聚糖酶对阿魏酸溶浸影响最强,在复合酶最佳配比下阿魏酸溶浸量为366.84μg/g,高于均匀设计任意水平值,与理论值368.62μg/g接近,方案可行。(2)采用响应曲面法对复配酶催化降解紫苏梗溶浸阿魏酸进行多元回归分析,模型P=0.0156<0.0500,表明该模型影响显著。通过Design Expert 8.0软件优化得出最佳工艺条件为:复合酶制剂投加量为0.1029 g,pH为4.97,酶解温度49.83℃,酶解时间3.18 h,预测值为369.75μg/g,实验值为365.17μg/g,两者接近,说明该模型对优化此工艺是可行的。(3)采用粒子扩散模型解析复合酶催化溶浸还原糖及阿魏酸的动力学,其酶解过程可分为三个阶段,两个扩散模型拟合均呈直线,且R2>0.9800,线性相关性较高,表明可用该模型分析酶解溶浸还原糖及阿魏酸的动力学。(4)通过对比5种不同杂多酸对木质素的降解能效,选出降解木质素效果最佳的杂多酸:HPA/TS-1。通过单因素实验得出各因素范围为:杂多酸投加量6-8‰、催化液体积10-30 ml、催化时间为70-90 min、催化温度160-180℃,在此基础上采用响应曲面法进行多元回归分析,模型P=0.0078<0.0100,表明该模型影响极显著。采用Design Expert 8.0软件优化得出最佳工艺条件为:杂多酸投加量为7.04‰、催化液体积为20.14 ml,催化温度172.45℃,催化时间79.93 min,预测理论值为31.69%,实验值为32.30%,实验值与理论值接近。