PDF《液氨和过氧化氢预处理对稻草酶解效果的影响机制》

64 pNPGU/g.酶解条件设定 温度为

50 ℃, 摇床转速为

150 r/min. 酶解取样的时间为

24 、72 和144 h. 高效液相色谱(HPLC)分析样品取样:取1mL 酶 解样品,放入离心管,置于加热器(设置温度 100℃)中 加热

20 min,使酶蛋白变性完全失效,然后放入冰箱 (?20 ℃)冷却

5 min,再放入离心机(5424,Eppendorf AG)在15

000 r/min 转速下离心

5 min,用一次性针头过 滤器(0.22 μm)过滤(聚醚砜膜)后装入 HPLC 分析瓶, 放入

5 ℃冷藏或?20 ℃冷冻备分析. 1.2.5 糖的定量分析 酶解液或酸解液中的单糖定量分析采用 HPLC 法, 色谱仪为 Agilent Technologies

1200 Series(安捷伦公司, 第10 期 赵相君等:液氨和过氧化氢预处理对稻草酶解效果的影响机制

223 带自动进样器 G1329A) ,采用示差折光检测器检测.采用BioRad 公司的 HPX-87H 色谱柱, 流动相为 0.005 mol/L 稀硫酸,流速为 0.60 mL/min,柱温为

50 ℃. 1.2.6 酶解率计算 酶解率为实际获得单糖含量与原料中聚糖理论上可 转换的同类单糖含量之比,如葡聚糖的酶解率可通过公 式(1)计算得到.

15 1

000 100%

180 162 g d m c ? ? ? ? ? ? ? (1) 式(1)中的分子为酶解所获得葡萄糖含量,g 为HPLC 测得的酶解液中葡萄糖的质量浓度,g/L;

公式(1)中 的分母为理论上原料中的葡聚糖转化为葡萄糖的量,m 为加入原料的干基质量,c 为原料成分分析(酸解法)葡 聚糖含量百分数.

2 结果与讨论 2.1 原料组分分析 稻草原料与经 HP 预处理和 LAT 预处理后的干基组 分比较如表

1 所示.葡聚糖在 LAT 预处理过程中几乎没 有损失, 在低温 HP 预处理中损失少于 5%, 而在高温 HP 预处理中损失约 18%.木聚糖在 LAT 预处理过程中也几 乎没有损失,而在低温 HP 预处理中损失约 11%,在高温 HP 预处理中损失约 33%. 不溶性木质素的移除率以 LAT 预处理为最佳,预处理过程中减少不溶性木质素约 10%. 表1生物质的组分分析(干基) Table

1 Compositional analysis (dry basis) of biomass 组分/固体得率 Components/Solid yield 未处理 Untreated HP 处理 (高温) HP treated (high-temper ature) HP 处理 (低温) HP treated (low-tempera ture) LAT 处理 LAT treated 葡聚糖(纤维素) Glucan (Cellulose) 35.54±0.06 33.76±0.11 35.12±0.02 35.86±0.11 木聚糖 Xylan 19.06±0.13 14.69±0.82 17.53±0.45 19.07±0.34 阿拉伯聚糖 Arabinan 3.19±0.17 2.79±0.04 3.08±0.15 3.19±0.00 克拉松木质素 Klason lignin 18.92±0.11 18.07±0.21 19.34±0.22 17.03±1.11 灰分 Ash 13.83±0.27 11.53±0.26 12.13±0.23 11.78±0.41 固体得率 Solid yield ? 86.55 96.48 99.84 2.2 高温 HP 预处理对酶解效果的影响 高温 HP 预处理中 H2O2 添加量对酶解效果的影响如 图1所示,横坐标为 30%的H2O2 水溶液与原材料质量之 比(0:1 表示未经预处理) ,纵坐标左侧为葡聚糖/木聚 糖经酶解

24、72 h 转化为葡萄糖/木糖的转化率,右侧为 每千克干基原料经

144 h 酶解可转化为葡萄糖和木糖的 总量,称为总糖回收量(未计算阿拉伯糖等其他单糖) . H2O2 添加量的变化范围为质量比 0.5∶1~2∶1,其他预 处理条件为驻留时间为

60 min,预处理温度为

120 ℃. 结果表明,采用 0.75∶1 时,葡聚糖和木聚糖的转化率在

24、72 h 均有最大值,其72 h 转化率分别为 61.55%、 47.82%,较未作预处理时的 40.24%、14.45%分别提高了 0.53 倍和 2.3 倍.经此优化条件下预处理,每千克干基稻 草经