麦草秸秆Na2SO3预处理对纤维酶水解的促进作用

来源 :南京林业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhouqidhi
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本实验利用麦草秸秆纤维原料,于1.2、1.4h保温时间和Na2S O3用量分别为4%~14%的条件下进行预处理,研究N a2SO3预处理对麦草秸秆化学成分、酶水解和发酵产乙醇的影响。预处理条件为155℃,保温时间1.2h、1.4h,Na2S O3用量为4%~14%。随着保温时间和Na2S O3用量的增大,麦草秸秆纤维原料的得率下降,木质素移除程度增大,葡聚糖和木聚糖有一定的损失,木聚糖比葡聚糖的损失更大。酶水解在50℃,底物浓度5%,转速150r/min条件下进行,采用155℃,保温时间1.2h、1.4h,Na2S O3用量为4%~14%下处理的麦草秸秆纤维原料,酶用量为15FPU/g纤维素提高至20FPU/g纤维素时,酶水解糖得率有一定的提高,但是增幅没有Na2S O3用量增大对酶水解糖得率的影响明显。得到最适预处理条件为155℃,Na2S O3用量12%。在纤维素酶用量15FPU/g纤维素时酶水解,此时得到葡聚糖、木聚糖、总糖酶水解糖得率为47.5%、37.4%和44.3%。未经处理及预处理后麦草秸秆纤维原料的SEM电镜扫描显示:处理后的麦草秸秆纤维原料较未经处理的松散、柔性强;且随着处理程度的增大,秸秆纤维原料变得疏松、柔软且多孔。红外光谱图显示:处理后的秸秆较之前未处理的氢键作用减小,结晶区减少;且随着处理程度的增大,共轭羰基及苯环共轭振动减小,木质素的移除率增加。在15FPU/g纤维素纤维素酶用量下,添加β-葡萄糖苷酶、木聚糖酶优化酶水解进程,当β-葡萄糖苷酶的添加量为12IU/g纤维素时,木聚糖酶添加量达到30 IU/g纤维素时,葡聚糖、木聚糖、总糖酶水解得率达到最大,分别为7 4.7%、85.2%、7 3.9%。利用不同初始酵母浓度树干毕赤酵母进行发酵,随着初始酵母量的增加,达到乙醇质量浓度最高值所需的发酵时间缩短。在初始酵母量为15g/L时,16h时得到最高乙醇浓度,此时乙醇浓度为7.14g/L,糖利用率为73.9%,乙醇得率为63.4%。此时,发酵体系中甲酸、乙酸、糠醛、木糖醇及甘油质量浓度分别为0.28 g/L、0.3 0 g/L、1.06 g/L、0.4 7 g/L及0.03 g/L。
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