不同化学试剂对稻草秸秆酶解糖化效果的影响

侯金丽

(河南工业贸易职业学院粮食工程系，河南郑州 451191)

中国是一个农业大国，秸秆资源十分丰富，年产各类农作物秸秆到2015年将达9亿t左右，位居世界之首，其中，稻草秸秆占1/3［1］。由于化石能源的逐渐枯竭及所造成的全球环境恶化等问题，人们对来源广泛、廉价、可再生的生物质资源的开发利用越来越重视，加强对稻草这类可再生资源的高值利用研究具有重要的战略意义。目前，人们对稻草的利用还停留在低级阶段，如肥田、作食草动物的饲料、焚烧或将之遗弃［2］。这不仅造成了严重的环境污染，而且也是对资源的极大浪费。因此，寻找一条有效途径加快对稻草秸秆的综合开发利用势在必行。不同的糖化方法由于其原理不同，必然会对秸秆的降解效果产生不同的影响［3］。本文通过比较4种化学试剂预处理对稻草秸秆酶解糖化效果，以期优化出一种较适宜稻草秸秆糖化降解的方法，为秸秆的综合开发利用提供有效的途径。

1 材料与方法

1.1 材料

稻草秸秆采自河南省郑州市郊区农田，洗净，烘干，粉碎至20目 (0.84 mm)备用。

1.2 方法

称取10 g稻草秸秆粉，分别放入装有100 mL不同质量分数的盐酸、硫酸、氢氧化钠、氢氧化钙溶液的三角瓶中，搅拌均匀，40℃水浴糖化2 d。每个梯度设置3个重复处理。反应完毕，冷却、抽滤得水解液，水解液测还原糖浓度。滤饼中加入纤维素酶45g·kg-1和木聚糖酶液50 mL·kg-1，用0.2 mol·L-1、pH值4.8的乙酸-乙酸钠缓冲液补充使液固比为10，在50℃、130 r·min-1下糖化48 h，进行对比试验，冷却、抽滤得水解液，水解液测还原糖浓度。

1.3 还原糖浓度测定

采用 DNS 法［4］。

2 结果与分析

2.1 盐酸预处理对稻草秸秆酶解糖化效果的影响

图1显示，3%的稀盐酸预处理后测得还原糖含量达到最高值48.18%;2%的稀盐酸预处理后滤饼中再加入2种酶进行酶解糖化，测得总还原糖含量达到66.92%，比前者提高18.74%，因此，2%的盐酸预处理有利于2种酶的酶解作用，效果最好;总还原糖含量随着盐酸质量分数的增加呈下降趋势，原因可能是过剩的H+抑制了2种酶的活性，减缓了酶解糖化过程［5］。

2.2 硫酸预处理对稻草秸秆酶解糖化效果的影响

由图2可知，随着硫酸浓度的增大，预处理还原糖含量和预处理后再加2种酶进行酶解的总还原糖含量都是先增加又下降，但总还原糖含量最高值没有盐酸预处理后酶解糖化的高，为51.15%。

2.3 氢氧化钠预处理对稻草秸秆酶解糖化效果的影响

图1 盐酸预处理对稻草秸秆酶解糖化效果的影响

图2 硫酸预处理对稻草秸秆酶解糖化效果的影响

由图3可知，稻草秸秆经质量分数为1%～7%的NaOH处理后，总还原糖含量从28.97%升至36.56%，较预处理还原糖含量分别提高19.41%和24.79%。增幅明显，说明NaOH预处理后水解的还原糖含量较低，而经NaOH预处理后再加2种酶，糖化效果显著提高。

图3 氢氧化钠预处理对稻草秸秆酶解糖化效果的影响

2.4 氢氧化钙预处理对稻草秸秆酶解糖化效果的影响

从图4可看出，随着氢氧化钙质量分数的增加，预处理还原糖含量和总还原糖含量都随之增大，且总还原糖含量最高值比氢氧化钠预处理后酶解糖化的高，为47.68%。

图4 氢氧化钙预处理对稻草秸秆酶解糖化效果的影响

3 小结

4种化学试剂预处理对稻草秸秆2种酶糖化效果的影响的试验结果表明，酸预处理比碱预处理对双酶糖化效果好，其中，以盐酸的总还原糖含量最高，其较优条件为:20目稻草秸秆粉，用质量分数为2%的稀盐酸40℃水浴糖化预处理2 d后，加入纤维素酶45 g·kg-1和木聚糖酶液50 mL·kg-1，液固比为10，在50℃下糖化48 h，稻草秸秆的总还原糖含量为66.92%。

［1］ 刘海燕，黄枭，高星爱，等.农作物秸秆酶解制糖研究进展［J］.江苏农业科学，2014，42(3):10-12.

［2］ 李金埔，王双磊，张美玲，等.秸秆还田对棉田土壤微生物和土壤呼吸速率的影响［J］.山东农业科学，2014，46(9):69-73.

［3］ 刘国丽，杨镇，王娜，等.微生物转化秸秆饲料研究进展［J］.广东农业科学，2014(1):110-114.

［4］ 江滔，路鹏，李国学.稻草秸秆稀酸水解糖化法影响因子的研究 ［J］.农业工程学报，2008，24(7):185-189.

［5］ 黄欢喜，姚茂君，姚柳.稻草秸秆硫酸水解研究 ［J］.安徽农业科学，2011，39(4):1899-1901.