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      一種水葫蘆的預(yù)處理方法

      文檔序號:395264閱讀:679來源:國知局
      專利名稱:一種水葫蘆的預(yù)處理方法
      技術(shù)領(lǐng)域
      本發(fā)明屬于微生物發(fā)酵工程領(lǐng)域,具體涉及一種預(yù)處理水葫蘆以利于微生物及其酶的降解和轉(zhuǎn)化水葫蘆生產(chǎn)乙醇的方法。
      背景技術(shù)
      水葫蘆,又名鳳眼蓮,為多年生漂浮性草本植物。其原產(chǎn)于巴西,因其具有很強(qiáng)的適應(yīng)能力、能起到美化環(huán)境、凈化水質(zhì)的作用,曾經(jīng)一度被全世界范圍內(nèi)引種。但其因繁殖能力強(qiáng),能迅速的封鎖水面,導(dǎo)致水中其他植物、動物物種消失,極大的破壞入侵地生態(tài)系統(tǒng),被世界各國公認(rèn)為重要的入侵生物物種。就我國而言,至從1901年引入以來,已成為危害嚴(yán)重的外侵植物,目前,水葫蘆能見于我國華北、華東、華中和華南的19個省(自治區(qū)、直轄市),我國主要城市湖泊如太湖、滇池也都倍受水葫蘆蔓延成災(zāi)的困擾。截止目前,并沒有有效的環(huán)保途徑控制和減少水葫蘆的蔓延,也考慮到盡可能不產(chǎn)生次生污染物的原則,目前水葫蘆的治理主要是以打撈為主。目前,針對打撈出的水葫蘆生物量,利用的方式主要有飼料化、肥料化、用于造紙、制作手工藝品和家具、用做食用菌培養(yǎng)的基質(zhì)等。近年來,隨著世界石化能源危機(jī)加劇, 對替代能源技術(shù)的研發(fā),特別是生物能源技術(shù)的研究倍受關(guān)注。因水葫蘆生長快、生物量大,不存在與人爭糧和與糧爭地的問題,且能減少水葫蘆及其打撈出廢棄生物量對湖泊生態(tài)和環(huán)境的影響,因此,水葫蘆的能源化研究可以追溯到20世紀(jì)70年代。早期關(guān)于水葫蘆能源化的研究主要其產(chǎn)甲烷特性及其發(fā)酵工藝的研究,如水葫蘆新鮮或者簡單干燥處理和粉碎的材料,與豬糞等混合后,自然發(fā)酵,產(chǎn)生甲烷等可燃性氣體。隨著對乙醇能源的需求,近年的研究轉(zhuǎn)向利用纖維素酶或者纖維素酶產(chǎn)生菌聯(lián)合酵母等微生物轉(zhuǎn)化水葫蘆木質(zhì)纖維素成分生產(chǎn)乙醇。但是,由于木質(zhì)素和半纖維素對纖維素的保護(hù)作用以及纖維素本身的結(jié)晶結(jié)構(gòu),導(dǎo)致了其難分解性的化學(xué)性質(zhì),微生物降解和轉(zhuǎn)化水葫蘆等木質(zhì)纖維素的能力受到極大的限制。對天然木質(zhì)纖維素原料直接進(jìn)行纖維素酶水解時,其水解程度非常低。未經(jīng)預(yù)處理的原料,其水解率低于理論值的20%,而經(jīng)預(yù)處理后的水解率可達(dá)理論值的90%。因此,水葫蘆等木質(zhì)纖維素原料在進(jìn)行微生物發(fā)酵前必需進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)處理,改變其天然化學(xué)結(jié)構(gòu)脫去木質(zhì)素,增加原料的疏松性以增加纖維素酶或微生物對纖維素的有效接觸,以提高纖維素的酶解轉(zhuǎn)化率才能有效地將木質(zhì)纖維素原料發(fā)酵轉(zhuǎn)化為乙醇。目前,木質(zhì)纖維素預(yù)處理方法主要有物理法、化學(xué)法、生物法和綜合法。就水葫蘆預(yù)處理而言,目前經(jīng)常采用的粉碎、干燥等比較簡單的預(yù)處理,并不能滿足能源微生物發(fā)酵轉(zhuǎn)化乙醇對木質(zhì)纖維素原料的要求,也不利于大量廢棄水葫蘆生物量的變廢為寶。

      發(fā)明內(nèi)容
      本發(fā)明是利用低濃度的酸、堿在高溫條件下、對經(jīng)過干燥粉碎處理的水葫蘆進(jìn)行預(yù)處理,從而改變水葫蘆木質(zhì)纖維素的天然化學(xué)結(jié)構(gòu)、降低木質(zhì)素和半纖維素對纖維素的保護(hù)作用,改善水葫蘆木質(zhì)纖維素難分解的化學(xué)性質(zhì)、增加原料的疏松性以增加纖維素酶或微生物對纖維素的有效接觸。本發(fā)明該方法處理得到的水葫蘆木質(zhì)纖維素原料可以用于提高纖維素酶或纖維素利用微生物(厭氧細(xì)菌、真菌、酵母)發(fā)酵轉(zhuǎn)化水葫蘆木質(zhì)纖維素原料為乙醇等。本發(fā)明通過以下步驟實現(xiàn)(1)水葫蘆材料的收集,打撈新鮮水葫蘆,洗凈、干燥后,莖部和根部分開粉碎;( 以范式纖維素測定法測定水葫蘆中半纖維素、纖維素和木質(zhì)素含量;(3)在100°C下,用0. 5%、1%、2% &S04(w/V)預(yù)處理水葫蘆Ih ; (4)在100°C下, 用0. 5%U%>2% NaOH(w/v)預(yù)處理水葫蘆Ih ; (5)預(yù)處理水葫蘆發(fā)酵相關(guān)品質(zhì)評價,包括不同預(yù)處理后水葫蘆中半纖維素、纖維素和木質(zhì)素含量、商業(yè)纖維素酶RlO對不同預(yù)處理后水葫蘆樣品的酶解效率等。本發(fā)明使用的水葫蘆材料采用新鮮打撈的滇池水葫蘆,洗凈,晾干,80°C烘干,葉片、根部分別粉碎,葉片40目篩組分用于預(yù)處理。水葫蘆的酸預(yù)處理方法將上述過40目篩水葫蘆組分,以固液比1 10(v/v)加入裝有200mL 0. 5%U%>2% H2SO4(w/v)溶液的三角瓶中,100°C保溫lh。待冷卻,6層紗布過濾,濾渣水洗至中性,置于60°C烘干。水葫蘆的堿預(yù)處理方法將上述過40目篩水葫蘆組分,以固液比1 10(v/v)加入裝有200mL 0. 5% U % >2% NaOH(w/v)溶液的三角瓶中,100°C保溫lh。待冷卻,6層紗布過濾,濾渣水洗至中性,置于60°C烘干。半纖維素、纖維素和木質(zhì)素含量測定方法范氏測定纖維素含量法(1)原理植物性飼料經(jīng)中性洗滌劑煮沸處理,不溶解的殘渣為中性洗滌纖維,主要為細(xì)胞壁成分,其中包括半纖維素、纖維素、木質(zhì)素和硅酸鹽。植物性飼料經(jīng)酸性洗滌劑處理,剩余的殘渣為酸性洗滌纖維,其中包括纖維素、木質(zhì)素和硅酸鹽。酸性洗滌纖維經(jīng) 72%硫酸處理后的殘渣為木質(zhì)素和硅酸鹽,從酸性洗滌纖維值中減去72%硫酸處理后的殘渣為飼料的纖維素含量。將72%硫酸處理后的殘渣灰化,在灰化過程中逸出的部分為酸性洗滌木質(zhì)素(ADL)的含量。(2)試劑中性洗滌劑(30g/L十二烷基硫酸鈉)準(zhǔn)確稱取18. 6g乙二胺四乙酸二鈉(Na2EDTA. 2H20,分析純)和6. 8g硼酸鈉(Na2B407 · 10H20,分析純)放入燒杯中,加入少量蒸餾水,加熱溶解后,再加入30g十二烷基硫酸鈉(C12H25Na04S,分析純)和IOml乙二醇乙醚(C4H1002,分析純);再稱取4. 56g無水磷酸氫二鈉(Na2HP04,分析純)置于另一燒杯中,加入少量蒸餾水微微加熱溶解后,倒入前一個燒杯中,在容量瓶中稀釋至1000ml,其中PH值約為6. 9 7. 1 (pH值一般勿需調(diào)整);IN硫酸量取約27.87ml濃硫酸(分析純,比重1. 84,98 ,徐徐加入已裝有 500ml蒸餾水的燒杯中,冷卻后注入IOOOml容量瓶定容,標(biāo)定;酸性洗滌劑O0g/L十六烷三甲基溴化銨)稱取20g十六烷三甲基溴化銨(CTAB, 分析純)溶于IOOOmllN硫酸,必要時過濾;(3)操作步驟中性洗滌纖維測定準(zhǔn)確稱取l.OOOOg樣品(通過40目篩)置于直筒燒杯中,加入IOOml中性洗滌劑和數(shù)滴十氫化萘及0. 5g無水亞硫酸鈉。將燒杯套上冷凝裝置于電爐上,在5 IOmin內(nèi)煮沸,并持續(xù)保持微沸60min。煮沸完畢后,取下直筒燒杯,將燒杯中溶液倒入安裝在抽濾瓶上的已知重量的玻璃坩堝中進(jìn)行過濾,將燒杯中的殘渣全部移入,并用沸水沖洗玻璃坩堝與殘渣,直洗至濾液呈中性為止。用20ml丙酮沖洗二次,抽濾。將玻璃坩堝置于105°C烘箱中烘池后,在干燥器中冷卻30min稱重,直稱至恒重。酸性洗滌纖維測定準(zhǔn)確稱取l.OOOOg樣品(通過40目篩)置于直筒燒杯中,加入IOOml酸性洗滌劑和數(shù)滴十氫化萘及0. 5g無水亞硫酸鈉。將燒杯套上冷凝裝置于電爐上,在5 IOmin內(nèi)煮沸,并持續(xù)保持微沸60min。趁熱用已知重量的玻璃坩堝抽濾,并用沸水反復(fù)沖洗玻璃坩堝及殘渣至濾液呈中性為止。用少量丙酮沖洗殘渣至抽下的丙酮液呈無色為止,并抽凈丙酮。將玻璃坩堝置于105°C烘箱中烘池后,在干燥器中冷卻30min稱重, 直稱至恒重。酸性洗滌木質(zhì)素和酸不溶灰分測定將酸性洗滌纖維加入72%酸,在20°C消化池后過濾,并沖洗至中性。消化過程中溶解部分為纖維素,不溶解的殘渣為酸性洗滌木質(zhì)素和酸不溶灰分,將殘渣烘干并灼燒灰化后即可得出酸性洗滌木質(zhì)素和酸不溶灰分的含量。(4)結(jié)果計算中性洗滌纖維含量的計算NDF(% ) = (ffl-W2)/WX100注W1_玻璃坩堝和NDF重(g)W2_玻璃坩堝重(g)W_試樣重(g)酸性洗滌纖維含量的計算ADF(% ) = (G1-G2)/GX100注G1_玻璃坩堝和ADF重(g)G2_玻璃坩堝重(g)W_試樣重(g)半纖維素含量的計算半纖維素(% ) = NDF(% )-ADF(% )纖維素含量的計算纖維素=ADF(% )_經(jīng)72%酸處理后的殘渣(% )酸性洗滌木質(zhì)素(ADL)含量的計算ADL(% )=殘渣(% )_灰分(硅酸鹽,% )預(yù)處理水葫蘆的纖維素酶水解方法每個反應(yīng)體系中加入0. 05M檸檬酸緩沖液 (0. lmol/L檸檬酸A液準(zhǔn)確稱取C6H8O7 -H2O 21. 014g于500ml燒杯中,用少量蒸餾水溶解后移入IOOOml容量瓶定容。0. lmol/L檸檬酸鈉B液準(zhǔn)確稱取Na3C6H5O7 · 2H20 29. 412g 于500ml燒杯中,用少量蒸餾水溶解后移入IOOOml容量瓶定容。取A液205ml,B液充分混勻于IOOOml容量瓶定容即為0. 05M pH4. 8的檸檬酸緩沖液)4. 8mL,0. 2mL纖維素酶(Yakult. Co 日本,Cellulase R-10,10mg/mL),0. Ig 不同預(yù)處理的水葫蘆樣品。50°C, 130rpm,搖床溫浴48h。反應(yīng)結(jié)束,4°C,12000rpm, IOmin,取上清,用于總還原糖的測定。酶解液總還原糖測定方法取水解上清液0. 2ml加入20ml刻度試管中,同時加入 1. 8ml蒸餾水和aiil DNS溶液,充分搖勻后沸水浴5min,冷卻后用蒸餾水定容至20ml,充分混勻。于MOnm處測定吸光值。通過標(biāo)準(zhǔn)曲線計算出相應(yīng)的還原糖濃度(mg/ml)總還原糖含量(mg)=(還原糖濃度測定值X5)/0.2。目前,水葫蘆乙醇發(fā)酵前預(yù)處理多采用常溫長時間(Mh)處理或者自發(fā)酵條件。 本發(fā)明采用低酸、堿(0. S^U^dKw/v)濃度、高溫(100°c,12rc )、短時間(Ih)條件對水葫蘆樣品進(jìn)行預(yù)處理,具有產(chǎn)物酶解效率高、還原糖得率高和節(jié)約時間等優(yōu)勢。


      圖1葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)曲線。圖2預(yù)處理前水葫蘆中纖維素,半纖維素、木質(zhì)素含量測定。圖3不同預(yù)處理后水葫蘆中纖維素、半纖維素和木質(zhì)素含量。
      圖4不同預(yù)處理條件對水葫蘆中纖維素、半纖維素和木質(zhì)素的相對去除率。圖5纖維素酶RlO對不同預(yù)處理水葫蘆材料的水解轉(zhuǎn)化率。圖6纖維素酶RlO處理對不同預(yù)處理水葫蘆材料的纖維素水解率。圖7不同預(yù)處理水葫蘆材料經(jīng)纖維素酶RlO處理后還原糖測定。
      具體實施例方式(1)水葫蘆材料的收集,打撈新鮮水葫蘆,洗凈、干燥后,莖部和根部分開粉碎; (2)以范式纖維素測定法測定水葫蘆中半纖維素、纖維素和木質(zhì)素含量;C3)在100°C下,用 0. 5%U%>2% H2SO4(w/v)預(yù)處理水葫蘆 Ih ;⑷在 100°C下,用 0. 5%、1%、2% NaOH(w/v) 預(yù)處理水葫蘆Ih ; 預(yù)處理水葫蘆發(fā)酵相關(guān)品質(zhì)評價,包括不同預(yù)處理后水葫蘆中半纖維素、纖維素和木質(zhì)素含量、商業(yè)纖維素酶RlO對不同預(yù)處理后水葫蘆樣品的酶解效率等。 本發(fā)明使用的水葫蘆材料采用新鮮打撈的滇池水葫蘆,洗凈,晾干,80°C烘干,葉片、根部分別粉碎,葉片40目篩組分用于預(yù)處理。水葫蘆的酸預(yù)處理方法將上述過40目篩水葫蘆組分,以固液比1 10(v/v)加入裝有200mL 0. 5%U%>2% H2SO4(w/v)溶液的三角瓶中,100°C保溫lh。待冷卻,6層紗布過濾,濾渣水洗至中性,置于60°C烘干。水葫蘆的堿預(yù)處理方法將上述過40目篩水葫蘆組分,以固液比1 10(v/v)加入裝有200mL 0. 5% U % >2% NaOH(w/v)溶液的三角瓶中,100°C保溫lh。待冷卻,6層紗布過濾,濾渣水洗至中性,置于60°C烘干。實施例1 制作葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)曲線葡萄糖是纖維素水解的主要產(chǎn)物。因此,通過測定不同預(yù)處理后水葫蘆樣品經(jīng)纖維素酶解后,酶解液中葡萄糖的含量,可以比較不同預(yù)處理條件的優(yōu)劣。樣品中葡萄糖產(chǎn)量的測定,首先需要制備葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)曲線,其基本過程如下(1) lmg/mL葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)液準(zhǔn)確稱取80°C烘至恒重的分析純葡萄糖lOOmg,置于小燒杯中,加少量蒸餾水溶解后,轉(zhuǎn)移到IOOmL容量瓶中,用蒸餾水定容至IOOmL,混勻,4°C冰箱中保存?zhèn)溆谩?2) 3,5- 二硝基水楊酸(DNS)試劑將6. 3g DNS和2M NaOH溶液,加到500mL含有185g酒石酸鉀鈉的熱水溶液中,再加5g結(jié)晶酚和5g亞硫酸鈉,攪拌溶解,冷卻后加蒸餾水定容至IOOOmL,貯于棕色瓶中備用。(3)制作葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)曲線取11支20mL具塞刻度試管編號,按表1分別加入濃度為lmg/mL的葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)液、 蒸餾水和3,5-二硝基水楊酸(DNS)試劑,配成不同葡萄糖含量的反應(yīng)液。將各管搖勻,在沸水浴中準(zhǔn)確加熱5min,取出,冷卻至室溫,用蒸餾水定容至20mL,加塞后顛倒混勻,在分光光度計上進(jìn)行比色。調(diào)波長MOnm,用0號管調(diào)零點,測出1-10號管的光密度值。以光密度值為縱坐標(biāo),葡萄糖含量(mg)為橫坐標(biāo),繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。表1葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)曲線制作lmg/mL葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)液 GnL)蒸餾水 CmL)DNS (mL)葡萄糖《 (mg)
      0022010. 21.820. 220.41.620.430.61.420.640.81. 220.851.01.021.061. 20.821. 271.40.621.481.60.421.691.80. 221.8102.0022.0 實施例2 預(yù)處理前水葫蘆中纖維素、半纖維素和木質(zhì)素含量測定新鮮打撈的水葫蘆材料,洗凈,晾干,80°C烘干,葉片、根部分別粉碎,葉片40目篩組分用于纖維素、半纖維素和木質(zhì)素含量測定。準(zhǔn)確稱取l.OOOOg過40目篩樣品,用范氏測定纖維素含量法測定各組分含量。預(yù)處理前,水葫蘆干物質(zhì)中纖維素、半纖維素和木質(zhì)素含量分別為25. 8%,32. 4%和14. 2%。實施例3 水葫蘆的預(yù)處理將過40目篩水葫蘆組分,以固液比1 10 (ν/ν)加入裝有200mL 0.5%U%>2% H2SO4(w/v) ^PO. 5%U%>2%Na0H(w/v)溶液的三角瓶中,100°C保溫lh。待冷卻,6層紗布過濾,濾渣水洗至中性,置于60°C烘干。水葫蘆樣品以固液比1 10(v/v)加入裝有200mL 水的三角瓶,100°C保溫lh,收集后作為對照。烘干后的樣品用于發(fā)酵相關(guān)品質(zhì)評價。實施例4 不同預(yù)處理條件對水葫蘆發(fā)酵相關(guān)品質(zhì)的影響高溫條件下低濃度的酸、堿對水葫蘆的預(yù)處理能能破壞水葫蘆木質(zhì)纖維素的天然化學(xué)結(jié)構(gòu)、降低木質(zhì)素和半纖維素對纖維素的保護(hù)作用,從而改善木質(zhì)纖維素難分解的化學(xué)性質(zhì)、增加原料的疏松性以增加纖維素酶或微生物對纖維素的有效接觸。因此,本發(fā)明從以下幾個方面對不同預(yù)處理后水葫蘆的發(fā)酵相關(guān)品質(zhì)進(jìn)行評價以尋找優(yōu)化的預(yù)處理條件, 包括不同預(yù)處理后水葫蘆中半纖維素、纖維素和木質(zhì)素含量、商業(yè)纖維素酶RlO對不同預(yù)處理后水葫蘆樣品的酶解效率等。1、不同條件預(yù)處理對水葫蘆中纖維素、半纖維素和木質(zhì)素含量的影響過40目篩水葫蘆組分,以固液比1 10(v/v)加入裝有200mL 0. 5%U%>2% H2SO4(w/v) ΡΟ. 5%U%>2%Na0H(w/v)溶液的三角瓶中,100°C保溫lh。待冷卻,6層紗布過濾,濾渣水洗至中性,置于60°C烘干。準(zhǔn)確稱取l.OOOOg不同處理的水葫蘆樣品,用范氏測定纖維素含量法測定其中纖維素、半纖維素和木質(zhì)素等各組分的含量。從圖3和圖4可以看出使用堿預(yù)處理方法的材料中木質(zhì)素含量比較低,木質(zhì)素的相對去除率也比較高,而未處理樣品和酸處理樣品中木質(zhì)素含量較高,相比于堿處理酸處理材料的木質(zhì)素相對去除率相對較低,由此可以看出酸預(yù)處理對材料的木質(zhì)素去除效果較差。圖3可以看出堿處理材料比酸處理材料的半纖維素含量高,而酸處理材料的半纖維素含量非常少,在121°C時酸處理幾乎將材料中全部的半纖維素去除。從兩圖中可以看出隨著堿濃度的增加纖維素、半纖維素和木質(zhì)素的去除率逐漸升高。0. 5% NaOH預(yù)處理材料的木質(zhì)素含量高于其他堿處理方法,木質(zhì)素的去除率低。1 % NaOH與2% NaOH預(yù)處理材料木質(zhì)素的去除及材料中木質(zhì)素含量相差不大,并且NaOH中半纖維素的保留量較2% NaOH 高,所以堿處理中NaOH是比較理想的預(yù)處理方法。酸預(yù)處理對材料的纖維素成分影響較低,對木質(zhì)素和半纖維影響較大,尤其是半纖維素成分。與2% H2SO4處理的材料中半纖維素含量都低于1%。隨著酸濃度的升高木質(zhì)素的去除率逐漸增加,在2% H2SO4 時木質(zhì)素含量最低,去除率最高。因此,該圖顯示酸預(yù)處理中2% 預(yù)處理為最佳預(yù)處理方法。處理前樣品總質(zhì)量為10g,圖3中y軸代表各種處理條件下纖維素、半纖維素和木質(zhì)素在剩余樣品中的含量。2、不同條件預(yù)處理對水葫蘆纖維素酶解特性的影響在生物乙醇的生產(chǎn)過程中經(jīng)過預(yù)處理的木質(zhì)纖維素材料還需要進(jìn)行纖維素酶的水解,并將原料中的纖維素成分轉(zhuǎn)化為可溶性糖才能被酵母等乙醇發(fā)酵菌利用生產(chǎn)乙醇。 因此,不同條件預(yù)處理過的水葫蘆樣品要進(jìn)行纖維素酶的糖化水解,測定其糖化水解率、纖維素轉(zhuǎn)化率和酶解的還原糖產(chǎn)量,以此來衡量適合于乙醇發(fā)酵的水葫蘆預(yù)處理方法。預(yù)處理過的水葫蘆按照25FPU/g水葫蘆加入纖維素酶,按照固液比1 50加入pH 4. 8的檸檬酸緩沖溶液,50°C,130rpm,搖床溫浴48h。反應(yīng)結(jié)束,4°C,12000rpm,lOmin,取0. 2ml上清液,用于總還原糖的測定,分別得出水葫蘆的糖化水解率、纖維素轉(zhuǎn)化率和酶解的還原糖產(chǎn)量。水葫蘆的酶解的還原糖產(chǎn)量是通過測定得到吸光度值,然后在葡糖糖標(biāo)準(zhǔn)曲線上得到其毫克數(shù),反推水解液中的還原糖產(chǎn)量??傔€原糖量=(測定值X5)/0.2。糖化水解率為轉(zhuǎn)化為還原糖的纖維素占底物總質(zhì)量的比率。糖化水解率=總還原糖量XO. 9。纖維素轉(zhuǎn)化率為轉(zhuǎn)化為可溶性糖的纖維素占底物中總纖維素的比率。纖維素轉(zhuǎn)化率=糖化水解率/ 纖維素含量百分比。由圖可以看出,對照樣品的糖化水解率、纖維素轉(zhuǎn)化率和酶解的還原糖產(chǎn)量都比預(yù)處理樣品的低。隨著堿濃度的升高堿預(yù)處理樣品的糖化水解率、纖維素轉(zhuǎn)化率和酶解的還原糖產(chǎn)量都逐漸增加。隨著酸濃度的增加,糖化水解率和酶解的還原糖產(chǎn)量逐漸升高,但因高濃度的酸預(yù)處理材料中纖維素脫除率升高,所以纖維素轉(zhuǎn)化率隨著酸濃度是升高而降低。從圖中可以看出在不同濃度不同條件的預(yù)處理方法中2% NaOH預(yù)處理的效果最好,所以對水葫蘆的乙醇發(fā)酵來說2% NaOH是最佳的水葫蘆預(yù)處理方法。
      權(quán)利要求
      1.一種水葫蘆的預(yù)處理方法,其特征是含有以下工藝步驟(1)水葫蘆材料的收集,打撈新鮮水葫蘆,洗凈、干燥后,葉片、莖部和根部分開粉碎;(2)以范式纖維素測定法測定水葫蘆中半纖維素、纖維素和木質(zhì)素含量;(3)在100°C下,用酸預(yù)處理水葫蘆Ih;(4)在100°C下,用堿預(yù)處理水葫蘆Ih;(5)預(yù)處理水葫蘆發(fā)酵相關(guān)品質(zhì)評價,包括不同預(yù)處理后水葫蘆中半纖維素、纖維素和木質(zhì)素含量、商業(yè)纖維素酶RlO對不同預(yù)處理后水葫蘆樣品的酶解效率。
      2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水葫蘆的預(yù)處理方法,其特征是所述干燥是在80°C烘干,葉片、莖部和根部分開粉碎時,過40目篩。
      3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水葫蘆的預(yù)處理方法,其特征是所述步驟(3)在100°C 下,用酸預(yù)處理水葫蘆Ih是將過40目篩水葫蘆組分,以固液比1 10(v/v)加入裝有 200mL 0. 5%、1%或2% H2SO4(w/v)溶液的三角瓶中,100°C保溫lh,待冷卻,6層紗布過濾, 濾渣水洗至中性,置于60 V烘干。
      4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水葫蘆的預(yù)處理方法,其特征是所述步驟(4)在100°C 下,用堿預(yù)處理水葫蘆Ih是將過40目篩水葫蘆組分,以固液比1 10(v/v)加入裝有 200mL 0. 5%、1%或2% NaOH(w/v)溶液的三角瓶中,100°C保溫lh,待冷卻,6層紗布過濾, 濾渣水洗至中性,置于600C烘干。
      全文摘要
      本發(fā)明公開了一種水葫蘆的預(yù)處理方法,含有以下工藝步驟(1)水葫蘆材料的收集,打撈新鮮水葫蘆,洗凈、干燥后,莖部和根部分開粉碎;(2)以范式纖維素測定法測定水葫蘆中半纖維素、纖維素和木質(zhì)素含量;(3)在100℃下,用0.5%、1%、2%H2SO4(w/v)預(yù)處理水葫蘆1h;(4)在100℃下,用0.5%、1%、2%NaOH(w/v)預(yù)處理水葫蘆1h;(5)預(yù)處理水葫蘆發(fā)酵相關(guān)品質(zhì)評價,包括不同預(yù)處理后水葫蘆中半纖維素、纖維素和木質(zhì)素含量、商業(yè)纖維素酶R10對不同預(yù)處理后水葫蘆樣品的酶解效率等。該方法處理得到的水葫蘆木質(zhì)纖維素原料可以用于提高纖維素酶或纖維素利用微生物(厭氧細(xì)菌、真菌、酵母)發(fā)酵轉(zhuǎn)化水葫蘆木質(zhì)纖維素原料為乙醇等。
      文檔編號C12P19/14GK102199642SQ20111009271
      公開日2011年9月28日 申請日期2011年4月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月13日
      發(fā)明者嚴(yán)金平, 伊日布斯, 趙立峰 申請人:昆明理工大學(xué)
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