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1、酸碱结合去除稻杆木质素对纤维素乙醇转化效率的影响摘要：以水稻秸秆为主要原料，在常温常压条件下分别用乙酸、过氧化氢、氢氧化钠处理或用过氧化氢乙酸混合液(PAA)等进行复合处理，然后分别加入纤维素酶和酵母进行异步发酵。通过比较预处理后的木质素去除效果、酶解效率和乙醇得率来评价化学预处理水稻纤维素的效果。结果表明采用氢氧化钠/PAA溶液预处理水稻纤维素的效果要优于其他溶液的处理效果。关键词：水稻化学法预处理葡萄糖乙醇近年来，对石油等燃料的需求越来越迫切，在中国急需转变经济发展模式的背景下，生物质能源越来越受到人们的关注。(Helen
2、McKay.Environmental,economic,socialandpoliticaldriversforincreasinguseofwoogfuelasarenewableresourceinBritain.BiomassandBioenergy[J],2006,30:308-315.)而木质纤维素是世界上唯一可再生且含量丰富可利用资源,(FengelandWegener,1984)以其为原料进行生物质能的研究对保护环境、减少温室气体排放及国家粮食安全等都具有重要意义。其中水稻资源在全球尤其丰富，年产量可达到650
3、-975百万吨，R其木质素含量低(5%-15%),是一种优良的生产纤维素乙醇的材料。然而，木质素缠绕纤维素存在，仍然是纤维素乙醇发展过程中的难题，如何有效的去除木质素是发展生物质能源亟需解决的难题，否则糖和乙醇的得率都非常低。常用的预处理方法主要有物理法、生物法和化学法。物理法能耗高，生物法时间长且效率低。化学的处理方法主要采用稀酸、稀碱、有机溶剂等方法进行处理。CHOSDU.R等研究发现稀氢氧化钠对玉米秸秆的木质素有良好的去除效果。(CHOSDUR,HILMYN,ERIZALERLINDATB,etal-Radiationa
4、ndchemicalpretreatmentofcellulosicwaste[J]-RadiatPhysChem,1993,42:695-698)所以本研究以丰富的水稻秸秆为材料，采用5种不同的化学预处理方法研究其对木质素的去除效果，以为纤维素的高效利用提供依据。1实验1.1材料、试剂、仪器材料：水稻秸秆，自然风干，由实验粉碎机粉碎后过筛，取大于20目小于40目部分备用。水稻的木质纤维素构成：半纤维素，24.09%；纤维素，35.89%；木质素，5.28%o试剂：纤维素酶由北京鼎国公司提供，原产日本，酶活为10000Ug-k
5、酵母由安琪酵母公司提供。所用化学试剂均为分析纯，衍生化试剂为色谱纯，由Sigma公司提供。仪器：万能粉碎机、可控温摇床、水浴锅、AgilentGC-MS1.2方法1.2.1水稻秸秆纤维素预处理1.2.1.11%乙酸的处理方法取30g水稻粉末与烧杯中，加体积分数为1%的醋酸1000ml(体积重量比1:100),浸泡2h,再在-20°C结冰处理2h,然后室温融化lh。把处理的水稻倒在无纺布上，挤出醋酸，用水冲洗至PH值等于7.0,然后拧干水分，到最小湿重的变幅在0.5gZ内为止。称量残渣的重量，重复3次，获得残渣样品，烘干后保存备
6、用。1.2.1.25%过氧化氢的处理方法取30g水稻粉末与烧杯中，加体积分数为5%的过氧化氢3000ml(体积重量比比1:100),室温浸泡24h。把处理的水稻倒在无纺布上，挤出过氧化氢，用水冲洗至PH值等于7.0,然后拧干水分，到最小湿重的变幅在0.5gZ内为止。称量残渣的重量，重复3次，获得残渣样品，烘干后保存备用。1.2.1.3氢氧化钠和PAA的处理方法(1)PAA的配制方法：1.5倍体积的醋酸加1倍体积的30%(w/w%)过氧化氢，加入1.5%硫酸作为催化剂，在室温下放置72h之后使用。(2)取30g水稻粉末，用300
7、0mll0%氢氧化钠处理(体积重量比为1:100),分别于室温浸泡24h和48h,之后用水洗至中性，拧干至最小湿重的变幅在0.5g之内，向其中加入体积重量比为1:1的15%PAA,重量比为1:1的15%的PAA,在75°C的水浴锅中保温3h,用水冲洗至PH为7.0,拧干水分，到最小湿重的变幅在0.5g之内。称其重量，重复3次，获得的残渣样品，烘干后保存备用。(3)取30g水稻粉末，用90ml10%氢氧化钠处理，体积重量比为3:1(L/kg),在90°C水浴锅中保温1.5ho用水冲洗至PH等于7.0,拧干水分，直到最小湿重的变幅
8、在0.5g之内为止。此为残渣1,向其中加入体积重量比为1:1的15%的PAA,在75°C的水浴锅中保温3h,用水冲洗至PH为7.0,拧干水分，到最小湿重的变幅在0.5g之内。称其重量，重复3次，获得的残渣样品，烘干后保存备用。(2)PAA的预处理方法取30g水稻粉末，加入30
