糠醛渣的纤维素酶水解及其最优纤维素转化条件.pdf

第 25 卷 第 10 期 农 业 工 程 学 报 Vol.25 No.10 226 2009 年 10 月 Transactions of the CSAE Oct. 2009 糠醛渣的纤维素酶水解及其最优纤维素转化条件 1 2 3 1※ 仉 磊 ，李 涛 ，王 磊 ，李十中 （1．清华大学核能与新能源技术研究院，北京 100084 ； 2 ．天津科技大学教育部工业微生物重点实验室，天津 300457； 3 ．河南农业大学生命科学学院，郑州 450002 ） 摘 要：该文对糠醛渣的纤维素酶水解特性进行了研究，探索利用玉米芯制糠醛联产燃料乙醇工业化生产的可行性。分 析糠醛渣组分，表明其半纤维素质量分数为 3.1%，纤维素为 31.6%，说明糠醛生产过程对玉米芯的预处理基本满足高效 酶解糖化糠醛渣并转化乙醇的要求；通过纤维素酶用量、温度、pH 值、固液比、转速等因素进行条件优化，确定最佳水 解条件：每克底物酶用量为 6.7FPU，固液质量体积比 1 ︰6，pH5.2 ，转速 80 r/min ；在糠醛渣水解体系中加入吐温 80， 结果表明在酶施用量较低情况下 （6.7 FPU/g ），吐温 80 对提高糠醛渣水解转化率效果更为明显；通过最优化水解条件， 使糠醛渣纤维素转化率达到 78%，据此初步判定以糠醛渣为原料转化乙醇的工业化生产具有较大潜力。 关键词：水解，乙醇，纤维素，糠醛渣 doi ：10.3969/j.issn.1002-6819.2009.10.041 中图分类号：S216.2 文献标识码：A 文章编号：1002-6819(2009)-10-0226-05 仉 磊，李 涛，王 磊，等. 糠醛渣的纤维素酶水解及其最优纤维素转化条件[J]. 农业工程学报，2009，25(10)：226 －230. Zhang Lei, Li Tao, Wang Lei, et al. Enzymatic hydrolysis of corncob residues of furfural manufacture and optimum conditions for cellulose conversion[J]. Transactions of the CSAE, 2009,25(10) ：226 －230.(in Chinese with English abstract) 产燃料乙醇作为第二代生物燃料技术成熟前的过度技术 0 引 言 成为一种可能。 为了避免使用淀粉质粮食作物作为燃料乙醇的原材 然而利用糠醛渣生产燃料乙醇依然存在问题，如其 料而危及粮食安全，以纤维素质农作物产品废料生产乙 结构聚合度是否降低到易于水解的水平，此外新鲜样品 醇被认为是最具前途的第二代生物燃料技术。由于纤维 pH 值在 2～2.5 之间，并残余多种纤维素酶及微生物的抑 素质原料主要成份为木质纤维素 （其主要由纤维素、半 制因子等。故本试验从糠醛渣水解的纤维素酶用量、初 纤维素和木质素构成），其特性异常稳定，利用纤维素酶 始 pH 值、水解时间、底物浓度、酶吸附等几个方面进行 对其有效成分 （纤维素为主，少数微生物可利用半纤维 探索，旨在达到提高纤维素转化率、增加水解液糖浓度 素）进行糖化前需要成本高昂、工艺复杂的预处理，大 及提高设备利用率的目的，寻求利用玉米芯制糠醛联产 大增大了纤维素乙醇的生产成本，这也是目前纤维素乙 燃料乙醇工业化生产的可行性。 醇工业化生产的