麥草秸稈中半纖維素水解液發(fā)酵制備木糖醇的研究.pdf

1、小麥是中國北方主要的糧食作物之一，每年都有大量的麥草被焚燒或者遺棄，造成了環(huán)境污染和資源浪費等問題。麥草作為一種廉價可再生的資源可以生產(chǎn)很多高附加值的產(chǎn)品，如通過水解獲取麥草半纖維素中的木糖，然后發(fā)酵木糖獲得木糖醇。本文探究了使用酸水解和熱水水解提取麥草中的半纖維素，通過活性炭分離純化水解液，并使用處理后的水解液發(fā)酵木糖醇。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴探究了不同條件下硫酸水解麥草秸稈木糖溶出的變化，結(jié)果表明：麥草半纖維素酸水解的過

2、程中，保溫溫度和硫酸濃度是促進半纖維素溶出的關(guān)鍵因素，在120℃，60 min，硫酸濃度為4％時，水解液中木糖可以獲得較高含量（0.20 g木糖/g麥草）。麥草原料和不同條件下酸水解之后的麥草殘渣的XRD譜圖顯示，反應(yīng)過程中隨著反應(yīng)強度的增加，麥草原料的結(jié)晶度先增大后減小，硫酸濃度和保溫溫度是影響破壞麥草纖維素結(jié)晶區(qū)的主要因素；麥草原料和不同條件下酸水解之后的麥草殘渣的紅外譜圖結(jié)合糖提取量的變化顯示，木糖的溶出過程隨著水解反應(yīng)強度的增強

3、可分為三個階段；麥草原料和不同條件下酸水解之后的麥草殘渣環(huán)境掃描電鏡譜圖顯示，在達到反應(yīng)后期半纖維素幾乎全部溶出。⑵探究了熱水水解麥草半纖維素過程中木糖和水解副產(chǎn)物的生成規(guī)律，使用液相色譜分別檢測了水解液中糖組分及糖組分的降解產(chǎn)物，分析了水解過程中糖類物質(zhì)和水解副產(chǎn)物的生成規(guī)律，并且利用響應(yīng)面法對熱水水解過程中木糖生成的關(guān)鍵參數(shù)進行了優(yōu)化探究，結(jié)果表明在液比1：11.7，時間0.96 h和溫度174.0℃的條件下木聚糖的生成量達到最高8

4、3.9 mg/g麥草。⑶探究了通過不同的化學(xué)方法改性前后的活性炭對乙酸、甲酸、5-HMF和糠醛的吸附能力的變化。分別使用BET比表面積測定儀、紅外光譜儀和Bohem滴定法檢測了化學(xué)改性對活性炭物理化學(xué)性質(zhì)的影響。并且活性炭對5-HMF和糠醛的吸附在100 mg/g的物質(zhì)濃度、2.5 g/L的活性炭用量、20℃下脫除率可分別達到89.0%和81.0%，而對甲酸和乙酸的吸附效果并不好，在相同條件下只能達到14.0%和13.8%。并且活性炭處

5、理5-HMF和糠醛的吸附量與溫度成反比，屬于物理吸附，在吸附過程中會放熱，熵會減小，所以活性炭處理糠醛和5-HMF的吸附最適在低溫下進行。⑷探究了活性炭對麥草水解液中木素和發(fā)酵抑制物的吸附能力，同時通過比較吸附前后活性炭比表面結(jié)和孔體積的變化，結(jié)果表明在室溫條件下，活性炭用量10 wt%，原始pH值處理濃縮7倍后的水解液，攪拌5 min之后，可以脫除水解液中的木素90%以上，5-HMF和糠醛的脫除率可以達到97%。并且活性炭表面微孔在吸