响应面优化碱醇预处理麦草提高酶解效率及木质素组分分离

摘要

采用碱为催化剂用乙醇对麦草秸秆进行预处理以提高其酶解糖化效率,并对降解溶出的碱醇木质素(AEL)进行回收提纯及结构表征,以实现麦草全组分高值化利用.基于Box-Behnken设计原理,选取预处理温度、碱用量和时间为主要影响因素,采用响应面分析法优化了麦草秸秆碱醇预处理的工艺条件,建立了二次多项式数学模型.结果表明:3个因素对酶解率的影响大小依次为:碱用量＞温度＞时间.最佳预处理工艺为:温度139.73°C,碱用量1.19％,时间2.37h,所得物料在pH4.8、加酶量20FPU/g纤维素酶和20IU/gβ-葡萄糖苷酶、反应温度50°C的条件下酶解48h,酶解总糖转化率为96.78％.化学组分及扫描电镜分析表明,碱醇预处理可去除84.62％的木质素,纤维致密结构被破坏,表面出现许多凹陷和裂缝增加了酶对底物的可及性,提高了酶解效率.采用FT-IR对AEL进行结构表征,结果表明,AEL中除部分C-O-C键和C=O键发生断裂,其他基团得到了较好的保留,AEL作为预处理副产物具有较大的应用价值.