响应曲面法优化酸/盐催化玉米芯产糖的工艺

姜玉柳，龚晓武，呼肖娜，周娜

（石河子大学化学化工学院/新疆兵团化工绿色过程重点实验室，石河子 832003）

我国是农业大国，玉米是三大粮食作物之一。据统计，每年玉米总产量在1.1-1.3亿t，可以副产玉米芯约0.4亿t左右[1]。目前，绝大部分玉米芯被作为农家燃料烧掉，造成很大浪费。玉米芯中的主要成分包括纤维素、半纤维素和木质素等，其中纤维素和半纤维素的含量约占70%-80%。纤维素和半纤

由图5可以看出：（1）玉米芯原料的表面较为光滑，纹理清晰可见，纤维素束紧密排列在一起，无定形的半纤维素镶嵌在其中（图5a）。（2）在H2SO4/Fe2(SO4)3中水解后，无定形的半纤维素基本消失，纤维素的结构也受到破坏，原有整齐、紧密的长链结构被打乱、切断，结构变得松散，表面还出现了一些小孔（图5b）。表明通过在H2SO4/Fe2(SO4)3中的预处理，可以将大部分半纤维素和纤维素水解生成可发酵糖。

3 结论

（1）单独采用H2SO4或Fe2(SO4)3催化玉米芯水解产糖时，总糖产率均低于40%；而将H2SO4、Fe2(SO4)3混合后催化玉米芯水解时，两者交互作用显著，总糖产率高于在2种单催化剂中水解的总糖产率之和。

（2）建立了 H2SO4浓度、Fe2(SO4)3浓度、反应温度和反应时间影响总糖产率的数学模型，得到H2SO4/Fe2(SO4)3催化玉米芯水解的最佳工艺条件为：H2SO4浓度为 0.7 mol/L，Fe2(SO4)3浓度为 2.0 mol/L，反应温度为150℃，时间为47 min，总糖产率最高，为79.98%。另外，验证实验结果与模型方程的预测值非常接近，表明预测模型在本实验的研究范围内合理、有效。

（3）上述结论为玉米芯的高值化利用提供应用研究的依据。

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