氢氧化钠预处理和酶解牛粪纤维素工艺条件优化

山东农业科学2009．1l：77—79ShandongA鲥cultumlSciences氢氧化钠预处理和酶解牛粪纤维素工艺条件优化徐静静1，李静1’n，凌娟1，刘茂昌1，燕飞来1(1．西南大学资源环境学院，重庆柏0r716；2．重庆市农业资源与环境研究重点实验室，重庆400r716)摘要：对氢氧化钠预处理牛粪中纤维素的工艺条件进行了优化研究，各因素较傥的水平组合为处理温度95℃、时间3h、碱浓度3％、固液比l：12．5。氢氧化钠预处理后，纤维索在总体中所占比例有较大提高，而半纤维素和木质素则有所降低。之后经纤维素酶处理，各因素较优的水平组合为温度55℃、酶液浓度109／L、底物浓度25∥L、pH值4．4。关键词：牛粪；纤维素；碱预处理；酶解中图分类号：X713文献标识号：A文章编号：1001—4942(2009)11一OCr77一03optimizationofTechIlicalConditionsforNaOHPretreatmentandEnzymeHydrolysisofCelluloseinCowDungXUJjng一油91，UJin91·“，UNGJu卸1，UUMao—chan91，YANFei—lail(1．c扰姆P矿忍∞Iln溜口以胁的n批m，SD砒嬲t踟西们渺，c抽，l韶i昭400716，吼i阳；2．C幻嗍i粥j匆砌D删D可矿Ag廊砒u越舶舶nn溜口柑肪洳，l聊眦，C晒，lgging400r716，饥i，l口)AbstractTheconditionsfordegmdationofceUuloseincowdungbyNaOHpretreatIIlentandenzymehy-drolysiswere叩timized．TheoptimumconditionsforNaOHpretIeannentwere山etemperatureof100℃，3一hour吨atment，theNaOHconcen的tionof3％蛐dmesolid—liquidmtioofl：12．5．Aftert}leNaOHpre一缸leannent，出eceUuloseproponionincreasedgreatly，whiletheproponionofhemiceⅡulose柚dligIlinreduced．Thent}leoptimumconditionsforenzymehydIolysisweremetempemtureof55℃，theeIlzymeconcen咖tionof10g／L，thesubstrateconcentrationof25g／LandpH4．4．KeywordsCowdung；CeUulose；NaOHpre雠atment；Enz)rmehydfolysis我国是畜禽养殖业大国，2002年畜禽粪便产生量为27．5×108t，其中牛粪11．4×108t，占总量的4L4％⋯。近年来，有关学者【2—1利用畜禽粪便制肥料、作饲料、产沼气、燃烧发电等，取得了一定的成果。畜禽粪便中含有大量未被消化分解的纤维素类物质，因此可以通过酶解技术方法将其转化为葡萄糖，进一步发酵生产燃料乙醇，这也是将畜禽粪便资源化并解决未来能源问题的重要途径之一，在我国意义重大。畜禽粪便乙醇化的研究在国外已有初步报道，而我国在这方面还是一个空白。植物纤维素类物质主要成分为纤维素、半纤维素和木质素，结构复杂，纤维素被包裹在半纤维素和木质素之中形成稳定结构，直接酶解则效果低，糖化速度较慢J。为有效转化纤维素原料，人们探讨了多种预处理方法，其中氢氧化钠处理是比较简单、有效的预处理方法。氢氧化钠能促使木质素分解，破坏木质素与纤维素之间的联系，溶解半纤维素，从而利于酶和纤维素的接触，酶解糖得率将显著提高陋．7J。收稿日期：2009—09一16基金项目：重庆市北碚区科委科技计划项目(2007—13)，重庆市科委自然科学基金计划资助项目(cSTc，2006BB7335)，西南大学博士基金项目资助。作者简介：徐静静(1984．)，女，山东泰安人，硕士研究生，环境微生物专业。E—IIlail：菇aojin910”050@163．cⅫ·通讯作者：李静(1969一)，男，重庆合川人，副教授，博士，硕士生导师，主要从事环境科学与工程方向的教学与科研工作。E—Inail：l巧ing目【7@yaho仉co札cn万方数据78山东农业科学2009年本试验探索了氢氧化钠预处理及酶解牛粪纤维素的最佳工艺条件，以便提高降解纤维素的糖得率，为工业化利用牛粪中的纤维素资源发酵生产燃料乙醇提供一些基础数据。1材料与方法1．1试验材料牛粪：取自重庆市北碚区某奶牛场，将牛粪搅拌均匀，置于4℃的冰箱中保存，备用。纤维素酶：上海青阳生物科技有限公司提供，酶活>15U／mg，置于干燥、阴凉处保