);大写字母不同者差异显著（P〈0. 05)。
[0030] 2. 3不同化学处理对秸杆pH及还原糖含量的影响 化学处理前后pH的变化及酶解前后还原含量见表5。试验结果显示，除第1组外，化学 处理后秸杆pH低于处理前。化学处理后还原糖含量显著低于未处理秸杆（尸〈0.05)。其 原因为在热碱溶液中还原糖会发生复杂的反应，如异构化、分解和在氧化剂的条件下氧化 还原生成羧酸，这表明碱和双氧水处理不仅会是半纤维素和木质素发生分解，还会使秸杆 中原有的还原糖含量减少。
[0031] 化学处理酶解秸杆中的还原糖是通过纤维素和半纤维素分解得到，化学处理主要 是提高纤维素和半纤维素与酶的接触面积。与未处理酶解秸杆相比，2-7组中化学处理酶 解秸杆中还原糖含量均显著提高（尸〈〇. 05)，分别提高59. 90%，20. 18%，94. 12%，73. 67%， 42. 13%和126. 42%，且石灰、氢氧化钠和双氧水联合处理酶解秸杆(第7组)中还原糖含量最 高。这表明碱和双氧水联合处理效果优于单独处理。其原因为碱润胀纤维素分子内部结构 使纤维素分子变得多孔，降低纤维素结晶度，增加和酶的接触面积。另一原因为石灰具有去 除酶解抑制因子复合物的作用，增加酶的活性。
[0032] 表5玉米秸杆经不同化学处理后及酶解后pH变化及还原糖含量的变化（mg/g 干物质）
备注：1组：未处理玉米秸杆；2组：15%石灰上层清液；3组：2%氢氧化钠；4组：15%石 灰上层清液+2%氢氧化钠；5组：15%石灰上层清液+3%过氧化氢；6组：2%氢氧化钠+3% 过氧化氢；7组：15%石灰上层清液+2%氢氧化钠：+ 3%过氧化氢；8组：3%过氧化氢。Y1' 表示化学处理后木质纤维素含量；Y2'表示化学处理加酶解后木质纤维素含量。同列标大 写字母相同者差异不显著（P>〇.05);大写字母不同者差异显著（P〈0.05)。
[0033] 2. 4微生物发酵和酶解对还原糖产量的影响 化学处理秸杆经微生物发酵、酶解和二者联合处理后纤维素、半纤维素、木质素和还原 糖含量见表6。结果显示，化学处理秸杆经微生物发酵、酶解和二者联合处理后纤维素、半纤 维素、木质素含量显著降低0°〈 0.05)。化学处理秸杆经微生物发酵和酶联合处理后还原 糖含量显著高于微生物发酵和酶解单独处理0°〈〇.05)。这表明秸杆经化学处理破坏了木 质素致密的结构和对纤维素的保护作用，减小木质纤维素的颗粒大小，增加中纤维素与微 生物和酶的接触面积，易于酶解。
[0034] 表6化学处理秸杆经不同酶解处理后还原糖和木质纤维素含量的变化（%)
备注：I组：化学处理秸杆；II组：化学处理+康宁木霉发酵秸杆；III组：化学处理+酶 解秸杆；IV组：化学处理+康宁木霉发酵+酶解联合处理秸杆。同列标大写字母相同者差异 不显著（P>0.05);大写字母不同者差异显著（P〈0.05)。
[0035] 2. 5玉米秸杆表面形态结构观察 未处理秸杆、化学处理秸杆和化学处理+微生物发酵+酶解联合处理秸杆的形态结构 见1。未处理猜杆颜色为黄褐色，经扫描电镜放大1000倍观察（图1中A)，木质素表面光滑 致密，无半纤维素和纤维素暴露。经15%石灰+2%氢氧化钠+3%双氧水处理后玉米秸杆颜 色为浅黄色，经扫描电镜放大2000倍观察（图1中B)，木质素破损、剥落，纤维素维管束明显 暴露哦，并形成许多"孔穴"，比表面积增大。其主要有原因是双氧水的氧化去木质素作用， 尤其在碱性条件下。化学处理秸杆经微生物发酵和酶解联合处理后易碎，颜色变为褐色，经 扫描电镜放大2000倍观察（图1中C)，纤维素维管束被分解成碎片。纤维素维管束容易被 微生物和酶分解主要是因为木质素复杂结构的破坏和纤维素的多孔性，使酶易于进攻纤维 素，提高还原糖含量，并证明前面的推理。
[0036] 3?结论 利用响应面分析法建立了以还原糖为响应值的工艺数学模型，并在此基础上进行了 工艺优化模拟，得出石灰+2%氢氧化钠的最佳处理条件：温度83. 92°C，时间6h，石灰浓度 15%，液固比13:1，实际得到酶解还原糖348. 77mg/g。通过单一和复合化学处理分析，石灰、 氢氧化钠和双氧水联合处理，并进行微生物发酵和酶联合糖化处理，对秸杆纤维素、半纤维 素和木质素的去除和提高糖化率效果较为显著，为实际应用提供了理论依据。
【主权项】
1. 一种热化学处理与酶解联合降解和糖化农作物秸杆的新工艺，其特征在于，包括如 下步骤： 1) 将粉碎过的农作物秸杆与浸泡液按固液比Ig :9 - 13ml混合后，于70 - 90°C保温 处理6 - 18h，保温处理结束后添加浸泡液体积3%的双氧水于50°C保持6 - 18h，取出，烘 干；所述浸泡液为含有氢氧化钠的石灰上清液，氢氧化钠用量为农作物秸杆重量的2%，石 灰用量为农作物猜杆重量的5 - 15% ; 2) 以5g秸杆添加100mL蒸馏水计，将步骤1)所得秸杆转入到蒸馏水中，然后加入纤 维素酶20 - 60 FPU/g猜杆和木聚糖酶300 - 600 U/g猜杆，调整pH至4 一 5,然后于在 45 - 50°C摇床酶解24 - 48 h，酶解结束后KKTC处理30 min以终止酶解反应，酶解产物 烘干，粉碎，即得。2. -种热化学处理与微生物发酵联合降解和糖化农作物秸杆的新工艺，其特征在于， 包括如下步骤： 1) 将粉碎过的农作物秸杆与浸泡液按固液比Ig :9 - 13ml混合后，于70 - 90°C保温 处理6 - 18h，保温处理结束后添加浸泡液体积3%的双氧水于50°C保持6 - 18h，取出，烘 干；所述浸泡液为含有氢氧化钠的石灰上清液，氢氧化钠用量为农作物秸杆重量的2%，石 灰用量为农作物猜杆重量的5 - 15% ; 2) 取5g步骤1)所得秸杆，加入10 mL、I X IO6- I X 10 7 CFU/ml康宁木霉孢子悬浮液， 28 - 32°C发酵培养5 - 7天，发酵培养产物烘干，粉碎，即得。3. -种热化学处理与微生物发酵和酶解联合降解和糖化农作物秸杆的新工艺，其特征 在于，包括如下步骤： 1) 将粉碎过的农作物秸杆与浸泡液按固液比Ig :9 - 13ml混合后，于70 - 90°C保温 处理6 - 18h，保温处理结束后添加浸泡液体积3%的双氧水于50°C保持6 - 18h，取出，烘 干；所述浸泡液为含有氢氧化钠的石灰上清液，氢氧化钠用量为农作物秸杆重量的2%，石 灰用量为农作物猜杆重量的5 - 15% ; 2) 取5g步骤1)所得秸杆，加入10 mL、I X IO6- I X 10 7 CFU/ml康宁木霉孢子悬浮液， 28 - 32°C发酵培养5 - 7天，发酵培养产物烘干，粉碎； 3) 以5g秸杆添加100mL蒸馏水计，将步骤2)所得秸杆转入到蒸馏水中，然后加入纤 维素酶20 - 60 FPU/g猜杆和木聚糖酶300 - 600 U/g猜杆，调整pH至4 一 5,然后于在 45 - 50°C摇床酶解24 - 48 h，酶解结束后KKTC处理30 min以终止酶解反应，酶解产物 烘干，粉碎，即得。
【专利摘要】本发明涉及一种热化学处理与酶解联合降解和糖化农作物秸秆的新工艺，包括如下步骤：1）将粉碎过的农作物秸秆与浸泡液按固液比1g：9－13ml混合后，于70－90℃保温处理6－18h，保温处理结束后添加浸泡液体积3%的双氧水于50℃保持6－18h，取出，烘干；所述浸泡液为含有氢氧化钠的石灰上清液，氢氧化钠为农作物秸秆重量的2%，石灰为农作物秸秆重量的5－15%；2）将步骤1）所得秸秆转入到蒸馏水中，然后加入纤维素酶20－60？FPU/g秸秆和木聚糖酶300－600U/g秸秆，调整pH至4－5，然后于在45－50℃摇床酶解24－48h，酶解结束后100℃处理30min以终止酶解反应，酶解产物烘干，粉碎，即得。该工艺可显著提高秸秆的降解率和还原糖产量(442.85mg/g)。
【IPC分类】C12P19/02, C12P19/14
【公开号】CN105039457
【申请号】CN201510407152
【发明人】尹清强, 王平, 李庆华, 常娟, 王国强, 姜义宝, 王二柱, 朱群
【申请人】河南德邻生物制品有限公司, 河南农业大学
【公开日】2015年11月11日
【申请日】2015年7月13日