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(shí)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(jìn)行了對比分析。

2、
　　實(shí)驗(yàn)首先考察的是熱水預(yù)處理過程中溫度、保溫時(shí)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(shí)間;FeCl3的加入能有效促進(jìn)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(dá)52.47％，比未加入FeCl3時(shí)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(huì)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(shí)間20min時(shí)，預(yù)處理效果較好，但此條件下糠醛和5-HMF的含量分別達(dá)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(shí)，酶水解轉(zhuǎn)化率和葡萄糖得率分別達(dá)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(shí)，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(jìn)行了兩段預(yù)處理，考察了各段預(yù)處理?xiàng)l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?xiàng)l件為溫度140℃、時(shí)間30min、F