玉米芯氨水预处理及酶解工艺研究_黄仁亮

第37卷第9期2009年9月化学工程CHEMICALENGINEERING(CHINA)Vol.37No.9Sep.2009基金项目:国家自然科学基金资助项目(20576095);国家科技支撑计划(2007BAD42B02);国际科技合作计划(2006DA62400)作者简介:黄仁亮(1985—),男,博士研究生,主要从事生物质能研究;苏荣欣(1980—),男,通讯联系人,电话:(022)27407799,E-mail:surx@tju.edu.cn。玉米芯氨水预处理及酶解工艺研究黄仁亮,刘锐,苏荣欣,齐崴,何志敏(天津大学化工学院化学工程研究所,天津300072)摘要:为有效提高木质纤维素酶解转化率,文中以玉米芯为研究对象,在常压中温下采用氨水浸泡工艺处理原料,考察了预处理条件对木质素脱除率和纤维素、半纤维素酶解转化率的影响规律。确定了最适预处理条件:氨水质量分数为15%、固液质量体积比为1∶6g/mL、反应温度为60℃和预处理时间为12h。该条件下纤维素、半纤维素回收率和木质素脱除率分别为94.5%,86.7%和48.1%;在每g葡聚糖加入30FPU纤维素酶和60CBUβ-葡萄糖苷酶条件下,酶解24h后纤维素和半纤维素酶解转化率分别可达83.0%和81.6%。关键词:木质纤维素;预处理;氨水;酶解转化率中图分类号:TQ352文献标识码:A文章编号:1005-9954(2009)09-0040-04AqueousammoniapretreatmentandenzymatichydrolysisofcorncobsHUANGRen-liang,LIURui,SURong-xin,QIWei,HEZhi-min(ChemicalEngineeringResearchCenter,SchoolofChemicalEngineeringandTechnology,TianjinUniversity,Tianjin300072,China)Abstract:Toeffectivelyimprovetheenzymaticdigestibilityofcarbohydratesinlignocellulose,theeffectofthepretreatmentconditionsonthedelignificationandenzymaticdigestibilitywasdiscussedwithcorncobsastheinvestigatedobjectandthefeedstocksoakinginaqueousammoniaunderthemodestconditions.Theoptimumpretreatmentconditionsweredeterminedasfollows:aqueousammoniamassfraction15%,solidtoliquidratio(mass/volume)1∶6g/mL,reactiontemperature60℃andpretreatmenttime12h.Undersuchconditions,therecoveryratioofcellulose,hemicellulosesandthedelignificationratiocanreach94.5%,86.7%and48.1%,respectively.Theenzymaticdigestibilityofcellulosehemicellulosecanattain83.0%and81.6%respectivelyundertheconditionofpergramofglucanloadedwith30FPU/g-glucancellulaseand60CBU/g-glucanβ-glucosidaseandafterenzymatichydrolysisfor24h.Keywords:lignocellulose;pretreatment;aqueousammonia;enzymaticdigestibility资源、能源的紧缺以及化石资源所带来的环境污染已成为国际上亟待解决的问题,从木质纤维素原料出发合成液体燃料以及化学品是目前全球研究的热点,然而如何有效地水解木质纤维素中复杂的多糖仍然制约着木质纤维素精炼的发展[1-3]。木质纤维素预处理是实现高效酶解的关键技术,目前的预处理方法有很多,如稀酸法,碱处理法,蒸汽爆破法等[4-6]。以氨为试剂在众多木质纤维素预处理方法中尤为突出,包括液氨爆破法、氨水循环浸泡法、氨水浸泡法等。Lee等[7-9]对氨水循环浸泡工艺作了系统研究,该工艺在高温下对秸秆进行处理,能有效脱除木质素和提高纤维素酶解效率。此外,Lee等[10]还在室温下采用氨水浸泡工艺对秸秆进行了预处理,然而