木薯渣预处理技术及其对酶解效果的研究

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本文以木薯渣为原料,考察了具有代表性的高温热水预处理、超低酸预处理、碱性过氧化氢预处理三种方法,以预处理液和酶解液中的葡萄糖、木糖及总糖为评价指标,得到不同的最佳预处理工艺,并对木薯渣原料、预处理残渣和酶解残渣采用红外光谱仪和X-射线衍射仪进行分析,探讨不同预处理方式对木薯渣原料中纤维素、半纤维素和木质素含量、组成和结构的影响。具体研究结果如下:高温热水预处理中,100 g木薯渣原料在160℃下处理40 min后采用纤维素酶和多糖水解酶酶解,可得46.272 g葡萄糖和8.426 g木糖,占原料中葡萄糖的85.40%和木糖的78.73%,总糖的88.08%。超低酸预处理中,100 g木薯渣原料在H2SO4的用量为0.05%,160℃下处理80 min后采用纤维素酶和多糖水解酶酶解,可得48.030 g葡萄糖和9.030 g木糖,占原料中葡萄糖的91.61%和木糖的66.84%,总糖的86.53%。碱性过氧化氢预处理中,100 g木薯渣原料在50℃,H2O2用量6 wt%下处理4 h后采用纤维素酶和多糖水解酶酶解,可得38.110g葡萄糖和6.164g木糖,占原料中葡萄糖的66.04%和木糖的45.64%,总糖的67.17%。相对碱性过氧化氢预处理,高温热水预处理、超低酸预处理对半纤维素的降解较多,结晶度具有一定程度的提高,提高了后续酶解处理过程中酶对纤维素的可及度,酶解效率提高,从物料衡算可发现,这两种方式均可获得较高的总糖得率。为了进一步探讨半纤维素的溶出对纤维素酶水解的影响,在预处理残渣的纤维素酶水解同时,加入木聚糖酶和多糖水解酶,探究半纤维素的溶出对纤维素酶解的影响。研究表明,多糖水解酶的加入,对于三种预处理残渣而言,可以显著提高纤维素酶的酶解效率;但是对于碱性过氧化氢预处理,木聚糖的加入,对于纤维素酶的酶解效果不明显。
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