液氨和过氧化氢预处理对稻草酶解效果的影响机制

摘要

稻草是一种重要的木质纤维素资源,可以作为纤维素乙醇转化的原料.该试验通过高温过氧化氢(高温HP)、低温过氧化氢(低温HP)和液氨预处理(liquid ammonia treatment,LAT)3种预处理方式来克服生物质原料的酶解顽抗性,促进稻草酶解转化为可发酵单糖.对预处理后的稻草进行酶解试验,利用高效液相色谱法(high performance liquid chromatography,HPLC)定量测定了酶解液中的单糖含量,通过酶解转化率和单糖产量对预处理效果进行了分析比较.试验结果表明高温HP、低温HP和LAT 3种预处理方式均有效提升酶解率,其中LAT预处理的酶解促进作用效果最佳,高温HP预处理次之.稻草在120℃、预处理时间为60 min、30％H2O2水溶液与原料质量比为0.75:1的高温HP预处理下,在纤维素酶添加量为15 U/g时葡聚糖和木聚糖的酶解率分别为61.55％和47.82％,每千克干基稻草原料经144 h酶解可生产单糖334.5 g.稻草在90℃、含水率60％、驻留时间为5 min、液氨与原料比例为1:1的LAT预处理下,在纤维素酶添加量为15 U/g时,葡聚糖和木聚糖的72 h酶解率分别为88.62％和79.29％,每千克干基稻草原料经144 h酶解可生产单糖554.1 g,是未处理原料的2.9倍,总糖回收率达到90％.综上所述,LAT预处理稻草的酶解率显著高于其他单一预处理方法,该研究结果可为稻草制取燃料乙醇提供基础数据.