两步碱法预处理对玉米秸秆组分及结构的影响-论文.pdf

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1、第1O卷第12期中国科技论文Vol_1ONo．122015年6月CHINASCIENCEPAPERJun．2015两步碱法预处理对玉米秸秆组分及结构的影响朱圆圆，顾夕梅，朱均均，徐勇，勇强，余世袁(1．南京林业大学化学工程学院，南京210037；2．江苏省生物质绿色燃料与化学品重点实验室，南京210037)摘要：针对乙酸对乙醇发酵的影响及其在预处理过程中的产生机制，采用氢氧化钠一氢氧化钙2步预处理的方法：第1步氢氧化钠预处理实现乙酰基的去除，从源头上将乙酸与“糖”分开；脱乙酰基后的玉米秸秆进一步采用氢氧化钙预处理，提高纤维素酶水解得率。采用红外光谱(FT-IR)、X射线衍射仪(XRD)

2、和扫描电镜(SEM)对玉米秸秆纤维结构特性进行分析。研究结果表明，玉米秸秆经第1步氢氧化钠可实现乙酰基去除率和木聚糖残留率分别为95．2和87．8，纤维素基本不被降解。脱乙酰基玉米秸秆第2步氢氧化钙预处理正交试验优化条件为氢氧化钙用量0．100g／g玉米秸秆、温度9O℃、时间36h，纤维素酶水解36h后的酶水解得率为85．1，所得固体渣纤维素和半纤维素的回收率分别为92．1和65．5，木质素去除率为63．0。2步碱法预处理后的玉米秸秆纤维表面出现大量的裂纹和裂片，纤维束间发生分离，纤维素的结晶指数由55．1％上升到60．6，1245cm处的C一0基团伸展振动峰形明显减弱是由于乙酰基的去

3、除，结合酶水解得率的提高也说明预处理达到提高纤维素酶对纤维素的可及度。关键词：氢氧化钠一氢氧化钙预处理；玉米秸秆；纤维素酶水解；结构分析中图分类号：TQ353文献标志码：A文章编号：2095～2783(2015)12—1376—06Effectsoftwo-stepalkalinepretreatmentoncomponentsandstructureofcornstoverZhuYuanyuan，GuXimei，ZhuJu~un，XuYong，YongQiang，YuShiyuan’(1．CollegeofChemicalEngineering，NanjingForestryUniv

4、ersity，Naing210037，China；2．JiangsuKeyLabofBiomass-basedGreenFuelandChemicals，Nanjing210037，China)Abstract：Aimedattheeffectsofaceticacidonethano1fermentationanditsgenerationmechanismduringthepretreatmentprocess，sodiumhydroxidecombinedwithcalciumhydroxideonthecompositionsandenzymatichydrolysisofco

5、rnstoverwerein—vestigated．Cornstoverafterthefirst—stepNaOHpretreatmentcouldrealizetheremovalofacetylgroupsandseparateaceticacidfromthesugarsfromthesource．ThedeacetyIatedcornstoverfurtherpretreatedbyCa(OH)2couldimprovetheenzymatichy—drolysisyield．Andthefiberstructurecharacteristicsofcornstoverwer

6、eanalyzedbyFouriertransforminfraredspectrometry(Fr-IR)，X-raysdiffraction(XRD)andscanningelectronmicroscope(SEM)．Theresultsshowedthattheremovalofacetylgroupsandtheretentionratioofxylanwere95．2and87．8，respectivelyandcellulosewasnotdegradedaftercornstoverwaspretreatedbythefirst-steppretreatment．The

7、optimalconditionsofthesecond-steppretreatmentofdeacetylatedcornstoverbyusingorthogonalexperimentwerethatcalciumhydroxidedosage0．100g／g(basedondrycornstover)，reactiontemperature90℃andtime36h．Thecorrespondingenzymatichydrolysi