摘要:随着矿质能源的减少,现在能源植物的利用成为解决能源问题的新思路。芒属植物(Miscanthus)被认为是一种潜在的极好的生物质能源作物。本文分别以芒属植物中的芒、五节芒为原料,采用液氨加双氧水(LATH)预处理,然后添加纤维素酶进行酶解反应,并利用高效液相色谱(HPLC)测出酶解液中的单糖含量,比较在不同双氧水比例条件下葡聚糖和木聚糖的转化率,寻找最合适的双氧水比例以提高生产效率和经济性。
关键词:芒;五节芒;生物质;预处理;液氨;酶解;
0引言
随着化石能源的逐渐减少和生态环境的恶化,人类对可再生清洁能源的开发与利用越来越重视。生物质能源不仅具有清洁、安全、可贮藏、和可再生等的优点,而且它还是唯一一种可以转化成为固态、液态、气态燃料的能源资源,因而被公认为是解决能源和环境危机最理想的新能源[1]。发展生物质能源的基本前提是开发理想的植物能源资源。芒草是一种纤维类的能源植物,具有生物质产量高、生物质质量优、种植成本低、适应能力强、生态效应好和遗传资源广等优点。
本实验将研究用液氨和双氧水分别处理芒和五节芒,分析预处理条件对两种不同材料酶解效果并相互之间作对比,揭示LATH预处理作用机理、条件优化方法与原料之间的关系。
1实验材料与方法
芒和五节芒均是采摘自临安,并采用一定的方法进行处理,用植物粉碎机粉碎成粉末,放在冷柜里储存。实验中所采用的方法包括酶的水解、灰分的测定,LATH法预处理,和单糖的测定。
酸水解:先称取一定量的生物质原材料,加入定量的硫酸,水浴加热后加入去离子水,最后放入灭菌锅中加热。
灰分的测定:先称量一定量已知含水率的原材料,放入有盖陶瓷坩埚中,置入箱式电阻炉中程序缓慢升温,在此温度下保持4h以上。冷至室温之前将坩埚放入干燥器,冷却后称量其质量并计算出灰分的含量。
LATH法预处理:根据生物质原材料与液氨的比例将定量的液氨注入称量过的小钢瓶,将待处理的加入双氧水的原料加入高压反应釜,加热到预定的温度保持一定的时间,最后将氨缓慢释放,取出材料,测出含水率。
单糖的测定:酸解液与酶解液中的单糖的定量分析均采用的是HPLC法。
2结果与讨论
为了反映干基材料加入H2O2后对芒、五节芒原料成分和单糖得率的影响,进行了以下实验。改变干基材料与H2O2的比例,其他预处理条件为:固定温度为130℃ 、含水率20%、驻留时间为10min、氨用量的比例为2:1,保持其他预处理条件不变。酶解条件:酶的添加量为15 FPU,酶解温度为50℃,摇床的转速为150 r/min,分别以24 h、72 h进行取样分析。
作者:张迎, 李庚平