玉米秸秆AFEX预处理纤维素酶解特性研究

摘要

为了探究氨纤维膨胀(Ammonia fiber expansion,AFEX)预处理产生的酚类物质和木质素暴露程度的变化对酶解的影响,对玉米秸秆(CK)进行了高、低两个温度水平的AFEX预处理(L-AFEX:90°C、5 min;H-AFEX:140°C、15 min,载氨量和含水率分别为1 g/g和60％),对预处理后玉米秸秆的木质纤维成分、酚类物质含量及纤维素、木质素的表面暴露程度的变化进行了系统表征,并分析了这些变化对酶解的影响.研究表明,L-AFEX和H-AFEX预处理将玉米秸秆的酶解葡萄糖得率分别提高至37.57％和74.74％,随着AFEX预处理温度的升高,玉米秸秆中纤维素和半纤维素含量不变,酸溶木质素增多,木质素亲水性增强,减弱了酶解时木质素与纤维素酶间的非生产性吸附,同时产生了更多的酚类物质.AFEX预处理上清液中的酚类物质对纤维素酶水解能力的抑制作用显著,L-AFEX和H-AFEX预处理的抑制率分别为4.10％和10.40％,酚类物质对H-AFEX固体残余物酶解的抑制率为5.06％.AFEX预处理显著增大了纤维素酶可及的表面积,将纤维素表面积从316.08 m2/g(CK)增大至430.97 m2/g(L-AFEX)和422.27 m2/g(H-AFEX),将木质素表面积从293.13 m2/g(CK)减小至271.25 m2/g(L-AFEX)和215.23 m2/g(H-AFEX),使纤维素与木质素表面积的比值从1.08(CK)增大至1.59(L-AFEX)和1.96(H-AFEX),有效降低了木质素对纤维素酶解的空间阻碍,提高了酶解效率.