化学预处理提高酒糟生物质酶解糖化效果

• Published in: 农业工程学报 Vol. 30; no. 16; pp. 239 - 246
• Main Author: 任海伟 徐娜 李金平 张轶 李志忠 王永刚 刘晓风 张涛 孙永明
• Format: Journal Article
• Language: Chinese
• Published: 兰州理工大学生命科学与工程学院，兰州 730050%兰州理工大学西部能源与环境研究中心,兰州,730050%兰州理工大学生命科学与工程学院,兰州,730050%甘肃金徽酒股份有限公司,陇南,742308%兰州理工大学西部能源与环境研究中心，兰州 730050 2014; 兰州理工大学西部能源与环境研究中心，兰州 730050; 中国科学院广州能源研究所，广州 510640
• Subjects: 生物质; 纤维素; 组分变化; 结构特性; 酶,酒糟; 酶解糖化; 预处理; 预处理; biomass; 结构特性; enzymatic saccharification; enzymes; 酶,酒糟; cellulose; pretreatment; structural characteristics; distillers grains; 生物质; 酶解糖化; 纤维素; composition change; 组分变化
• ISSN: 1002-6819
• DOI: 10.3969/j.issn.1002-6819.2014.16.031

为促进酒糟生物质的酶解糖化，筛选适宜的预处理方法，以脱除木质素，提高综纤维素（纤维素和半纤维素之和）保留率为目标，研究比较了酸-超声波耦合（ultrasound-assisted acid pretreatment，UAAP）、液氨（pretreatment by soaking in aqueous ammonia，PSAA）、碱性双氧水（alkaline hydrogen peroxide pretreatment，AHPP）和酸性亚硫酸氢盐（bisulfite pretreatment，BP）4种预处理法对酒糟化学组分、结构特性和酶解得率的影响。结果表明，与其余3种方法相比，BP法处理后酒糟的纤维素和半纤维素保留率最高，分别为84.59%和84.87%，即综纤维素保留率为84.68%。与未处理酒糟（unpretreatment，UP）相比，4种方法预处理后酒糟的综纤维素酶解得率分别提高了49.12%（酸-超声波，UAAP）、55.48%（液氨，PASS）、92.79%（碱性双氧水，AHPP）和99.15%（酸性亚硫酸氢盐，BP），其中BP法对酒糟酶解糖化的促进作用最有效。扫描电镜（scanning electron microscope， SEM）和X-衍射（X-ray differaction，XRD）结果显示，酒糟经不同方法预处理后表观结构发生了明显变化，木质纤维网络结构遭到破坏，表面呈现无规则或形状各异的膨松状态，沟壑明显，孔隙率增加，比表面积增大，有利于提高水解酶的可及性。化学组分和结构特性的变化说明酒糟的酶解得率与综纤维素的保留、木质素的去除、表面微观形貌变化以及纤维素结晶度等因素直接相关。总之，酸性亚硫酸氢盐（BP）法是适用于酒糟生物质糖化预处理的一种有效可行方法。