提高亚硫酸盐法预处理玉米秸杆酶水解效果研究

作     者：刘云云 

作者单位：天津科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：王高升

授予年度：2010年

学科分类：081702[工学-化学工艺] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 

主      题：玉米秸秆 预处理 酶水解 亚硫酸氢钠 表面活性剂 

摘      要：利用廉价而丰富的木质纤维资源代替粮食生产燃料乙醇,对我国经济和社会的可持续发展具有重大意义。但是由于木质纤维素结构复杂、木质素和半纤维素的包裹作用以及纤维素本身具有的高结晶度,导致纤维素酶水解效率低下,因此必须对原料进行预处理,破坏纤维素-木素-半纤维素之间的连接,降低纤维素的结晶度,以增加酶对底物的可及度,提高酶水解转化率。本论文以提高木质纤维原料酶水解效果为核心,研究了预处理技术及表面活性剂协同酶催化技术,对相关影响因素进行了探讨。 本论文采用亚硫酸氢钠和亚硫酸法对玉米秸秆进行预处理,考察了药品用量、预处理温度和pH值对玉米秸秆酶水解效果的影响。结果表明：亚硫酸氢钠的预处理效果优于亚硫酸。在温度180℃、保温30min时,随着亚硫酸氢钠用量的增加,酶水解效率增加,当亚硫酸氢钠用量为7%时,酶水解转化率和葡萄糖得率分别为69.40%和62.44%;预处理温度越高,酶水解效率越高;预处理pH值升高,酶水解效率相应增大,pH值在4.2～4.7之间时,酶解效率增加明显。 在纤维素酶促水解过程中,酶用量是影响酶解成本的关键因素。本论文考察了纤维素酶、纤维二糖酶和半纤维素酶及其用量对水解过程的影响。结果表明：随着纤维素酶用量的增加,酶解效率先增加后趋于平缓。在纤维素酶用量为5FPU/g底物,纤维二糖酶用量为纤维素酶的10%时,酶水解转化率达到66.10%;半纤维素酶对水解的促进作用不明显;三种酶复合酶解效率有很大提高,但相对纤维素酶和纤维二糖酶复合后的效率,增加程度不是很大。 表面活性剂能够提高酶催化水解速率,降低酶在木质素表面的无效吸附。本论文将非离子表面活性剂PEO、PEG、聚乙二醇型（OP系列和AEO系列）和多元醇型（司班和吐温系列）及阴离子表面活性剂（十二烷基磺酸钠）应用于水解过程,考察了表面活性剂及用量对酶催化水解的影响。结果表明,非离子表面活性剂对酶水解的促进作用较明显,其中烷基酚聚氧乙烯醚（OP-10）对酶水解的促进效果最好;阴离子表面活性剂对酶催化水解有抑制作用。