崔媛媛，鄭文靜，許琳琳，劉容，孫衛(wèi)東

(廣西大學(xué) 輕工與食品工程學(xué)院，南寧 530004)

甘蔗渣是制糖工業(yè)的重要副產(chǎn)品，是一種重要的可再生生物質(zhì)資源。全世界每年甘蔗渣的產(chǎn)量大約為5.4×108噸。在中國廣西，大約67%的蔗渣仍然用于鍋爐燃燒發(fā)電和造紙[1]。甘蔗渣主要成分是半纖維素(19%～24%)、木質(zhì)素(23%～32%)、纖維素(32%～48%)[2]。相對一般農(nóng)作物秸稈農(nóng)藥殘留量比較低，但木質(zhì)化程度相對較高[3]。由于科學(xué)技術(shù)手段限制，甘蔗渣通常只用作燃料，其利用率低，并造成了環(huán)境的污染和資源的浪費(fèi)。因?yàn)檎嵩哪举|(zhì)化程度高，蔗莖表皮存在硅化細(xì)胞，養(yǎng)分不協(xié)調(diào)等原因，作為反芻動物飼料和栽培菌類都受到限制[4]。但是隨著對甘蔗渣等木質(zhì)纖維素原料研究的不斷深入，其豐富的來源、可觀的產(chǎn)量和穩(wěn)定的性質(zhì)等優(yōu)點(diǎn)，使其成為優(yōu)良的生產(chǎn)原料。如何將豐富的甘蔗渣變成附加值高的產(chǎn)品是研究的熱點(diǎn)。其中，甘蔗渣的半纖維素酶解糖化是重要的研究方向之一。

甘蔗渣的半纖維素酶解糖化過程是指利用半纖維素酶將半纖維素專一性地分解成單糖，單糖再經(jīng)發(fā)酵生產(chǎn)木糖醇等高附加值的化工原料的過程。甘蔗中的半纖維素是以阿拉伯木聚糖形式為主[5]。一個木聚糖分子的完全酶解，首先是β-1,4-木聚糖酶作用于木聚糖分子內(nèi)部的糖苷鍵將其水解成低聚木糖，然后β-木

糖苷酶開始作用于低聚木糖的尾端，可最終釋放出木糖[6]。木糖經(jīng)過發(fā)酵生成木糖醇。木糖醇具有良好的理化性質(zhì)，廣泛地被應(yīng)用于食品、醫(yī)藥、化工等領(lǐng)域。

蔗渣的預(yù)處理和酶解糖化已經(jīng)成為研究的熱點(diǎn)，如何有效地使甘蔗渣生成可發(fā)酵糖是問題的關(guān)鍵[7]。蔗渣是典型的木質(zhì)纖維素原料，結(jié)構(gòu)中纖維素、半纖維素、木質(zhì)素結(jié)合緊密，在利用甘蔗渣酶解生產(chǎn)木糖之前需要對其進(jìn)行預(yù)處理，破壞致密結(jié)構(gòu)，有利于化學(xué)試劑和酶的結(jié)合。預(yù)處理應(yīng)該滿足的要求是破壞半纖維素、木質(zhì)素、纖維素緊密結(jié)合的結(jié)構(gòu)，使木質(zhì)纖維素的結(jié)構(gòu)更松散，要避免碳水化合物的損失和生成對后續(xù)水解和發(fā)酵抑制作用的物質(zhì)，同時還需要考慮成本因素。甘蔗渣等木質(zhì)纖維素的原料的預(yù)處理方法一般分為物理法、化學(xué)法、生物法、物理化學(xué)結(jié)合法[8]。Xue L J等用H2O2-NaOH對蔗渣進(jìn)行預(yù)處理，來實(shí)現(xiàn)對蔗渣中纖維素和半纖維素的分級利用。有機(jī)試劑如甘油用作預(yù)處理蔗渣，可以促進(jìn)蔗渣的快速熱解[9]。蒸汽爆破機(jī)械活化、蒸汽爆破、微波處理、超聲波處理、高溫分解等物理方法在木質(zhì)纖維原料的預(yù)處理應(yīng)用方面也都有大量的研究。超聲波預(yù)處理一般會結(jié)合酸堿等化學(xué)方法，超聲波的機(jī)械作用和空化作用會使木質(zhì)纖維素原料大分子結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，但超聲波對木質(zhì)纖維素原料的微細(xì)結(jié)構(gòu)的影響有限，所以超聲波預(yù)處理常常會與其他方法聯(lián)用預(yù)處理木質(zhì)纖維素原料。舒雪梅等研究了超聲波輔助堿預(yù)處理對甘蔗渣和王淋靚等[10]探討了超聲輔助堿性雙氧水法預(yù)處理甘蔗渣，都證明了物理化學(xué)法的結(jié)合預(yù)處理甘蔗渣提高了蔗渣纖維對試劑的可及度和反應(yīng)性能，極大縮短反應(yīng)時間，提高反應(yīng)效率。生物預(yù)處理是指利用微生物產(chǎn)生的酶專一高效分解木質(zhì)纖維材料的大分子。但是生物預(yù)處理耗時較長，對反應(yīng)條件高，目前還處于理論階段。本文比較了超聲波輔助單一堿和混合雙堿預(yù)處理酶解甘蔗渣的效果，利用掃描電子顯微鏡分析預(yù)處理酶解前后表面形態(tài)。

1 材料和方法

1.1 材料和儀器

蔗渣原料取自廣西防城港市糖廠，機(jī)械粉碎，過80目篩，備用。

氫氧化鈉、氫氧化鈣、氨水、氫氧化鉀、鹽酸、冰乙醇、木糖標(biāo)準(zhǔn)品：均為國產(chǎn)分析純；木聚糖酶：分析純，購自Sigma公司；間苯三酚：國產(chǎn)化學(xué)純。

電動中草藥粉碎機(jī)(WK-800A) 青州市精誠機(jī)械有限公司；電子天平(TLE204) 梅特勒-托利多儀器有限公司；數(shù)控超聲波清洗機(jī)(KQ-500DE) 昆山市超聲儀器有限公司；紫外可見分光光度計(UV-1100) 上海美普達(dá)儀器有限公司；pH計(PHS-3E) 上海儀電科學(xué)儀器股份有限公司；數(shù)顯恒溫振蕩器(SHA-CA) 常州普天儀器制造有限公司；電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱(DHG-9070A) 上海鴻都電子有限公司；低速自動平衡離心機(jī)(L550) 長沙湘儀離心機(jī)儀器有限公司；循環(huán)水式多用真空泵(SHB-Ⅲ) 鄭州長城科工貿(mào)有限公司；電熱恒溫水浴鍋(HH-4) 國華電器有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 超聲波輔助NaOH溶液預(yù)處理酶解甘蔗渣

稱取1.000 g甘蔗渣，加入20 mL 10%的NaOH溶液，在溫度為60 ℃，功率為300 W條件下超聲處理50 min，超聲結(jié)束后，調(diào)節(jié)混合液pH至5.5，加入木聚糖酶0.050 g，置于恒溫水浴振蕩器中，55 ℃條件下反應(yīng)18 h后滅酶活，4000 r/min離心15 min，抽濾，水解液稀釋適當(dāng)倍數(shù)后比色法測定木糖含量。

1.2.2 超聲波輔助KOH溶液預(yù)處理酶解甘蔗渣

稱取1.000 g甘蔗渣，加入20 mL 10%的KOH溶液，在溫度為60 ℃，功率為300 W條件下超聲處理50 min，超聲結(jié)束后，調(diào)節(jié)混合液pH至5.5，加入木聚糖酶0.050 g，置于恒溫水浴振蕩器中，55 ℃條件下反應(yīng)18 h后滅酶活，4000 r/min離心15 min，抽濾，水解液稀釋適當(dāng)倍數(shù)后比色法測定木糖含量。

1.2.3 超聲波輔助氨水預(yù)處理酶解甘蔗渣

稱取1.000 g甘蔗渣，加入20 mL 10%的氨水，在溫度為60 ℃，功率為300 W條件下超聲處理50 min，超聲結(jié)束后，調(diào)節(jié)混合液pH至5.5，加入木聚糖酶0.050 g，置于恒溫水浴振蕩器中，55 ℃條件下反應(yīng)18 h后滅酶活，4000 r/min離心15 min，抽濾，水解液稀釋適當(dāng)倍數(shù)后比色法測定木糖含量。

1.2.4 超聲波輔助Ca(OH)2溶液預(yù)處理酶解甘蔗渣

稱取1.000 g甘蔗渣，加入20 mL 10%的Ca(OH)2溶液，在溫度為60 ℃，功率為300 W條件下超聲處理50 min，超聲結(jié)束后，調(diào)節(jié)混合液pH至5.5，加入木聚糖酶0.050 g，置于恒溫水浴振蕩器中，55 ℃條件下反應(yīng)18 h后滅酶活，4000 r/min離心15 min，抽濾，水解液稀釋適當(dāng)倍數(shù)后比色法測定木糖含量。

1.2.5 超聲波輔助NaOH/KOH混合堿溶液預(yù)處理酶解甘蔗渣

稱取1.000 g甘蔗渣，分別加入10 mL 10%的NaOH溶液和10 mL 10%的KOH溶液，在溫度為60 ℃，功率為300 W條件下超聲處理50 min，超聲結(jié)束后，調(diào)節(jié)混合液pH至5.5，加入木聚糖酶0.050 g，置于恒溫水浴振蕩器中，55 ℃條件下反應(yīng)18 h后滅酶活，4000 r/min離心15 min，抽濾，水解液稀釋適當(dāng)倍數(shù)后比色法測定木糖含量。

1.2.6 超聲波輔助NaOH/氨水混合堿溶液預(yù)處理酶解甘蔗渣

稱取1.000 g甘蔗渣，分別加入10 mL 10%的NaOH溶液和10 mL 10%的氨水，在溫度為60 ℃，功率為300 W條件下超聲處理50 min，超聲結(jié)束后，調(diào)節(jié)混合液pH至5.5，加入木聚糖酶0.050 g，置于恒溫水浴振蕩器中，55 ℃條件下反應(yīng)18 h后滅酶活，4000 r/min離心15 min，抽濾，水解液稀釋適當(dāng)倍數(shù)后比色法測定木糖含量。

1.2.7 超聲波輔助NaOH/Ca(OH)2混合堿溶液預(yù)處理酶解甘蔗渣

稱取1.000 g甘蔗渣，分別加入10 mL 10%的NaOH溶液和10 mL 10%的Ca(OH)2，在溫度為60 ℃，功率為300 W條件下超聲處理50 min，超聲結(jié)束后，調(diào)節(jié)混合液pH至5.5，加入木聚糖酶0.050 g，置于恒溫水浴振蕩器中，55 ℃條件下反應(yīng)18 h后滅酶活，4000 r/min離心15 min，抽濾，水解液稀釋適當(dāng)倍數(shù)后比色法測定木糖含量。

1.2.8 超聲波輔助KOH/氨水混合堿溶液預(yù)處理酶解甘蔗渣

稱取1.000 g甘蔗渣，分別加入10 mL 10%的KOH溶液和10 mL 10%的氨水，在溫度為60 ℃，功率為300 W條件下超聲處理50 min，超聲結(jié)束后，調(diào)節(jié)混合液pH至5.5，加入木聚糖酶0.050 g，置于恒溫水浴振蕩器中，55 ℃條件下反應(yīng)18 h后滅酶活，4000 r/min離心15 min，抽濾，水解液稀釋適當(dāng)倍數(shù)后比色法測定木糖含量。

1.2.9 超聲波輔助KOH/Ca(OH)2混合堿溶液預(yù)處理酶解甘蔗渣

稱取1.000 g甘蔗渣，分別加入10 mL 10%的KOH溶液和10 mL 10%的Ca(OH)2，在溫度為60 ℃，功率為300 W條件下超聲處理50 min，超聲結(jié)束后，調(diào)節(jié)混合液pH至5.5，加入木聚糖酶0.050 g，置于恒溫水浴振蕩器中，55 ℃條件下反應(yīng)18 h后滅酶活，4000 r/min離心15 min，抽濾，水解液稀釋適當(dāng)倍數(shù)后比色法測定木糖含量。

1.2.10 超聲波輔助氨水/Ca(OH)2混合堿溶液預(yù)處理酶解甘蔗渣

稱取1.000 g甘蔗渣，分別加入10 mL 10%的氨水和10 mL 10%的Ca(OH)2溶液，在溫度為60 ℃，功率為300 W條件下超聲處理50 min，超聲結(jié)束后，調(diào)節(jié)混合液pH至5.5，加入木聚糖酶0.050 g，置于恒溫水浴振蕩器中，55 ℃條件下反應(yīng)18 h后滅酶活，4000 r/min離心15 min，抽濾，水解液稀釋適當(dāng)倍數(shù)后比色法測定木糖含量。

1.3 分析方法

木糖濃度測定：間苯三酚法測定木糖濃度。具體方法：蔗渣預(yù)處理酶解后離心抽濾，適當(dāng)稀釋后取1 mL，加入5 mL間苯三酚顯色劑，搖勻后沸水浴顯色8 min，流水冷卻至室溫后于波長554 nm下測定吸光度，以蒸餾水為空白調(diào)零[11，12]。由標(biāo)準(zhǔn)曲線計算出木糖濃度。

1.4 掃描電鏡(SEM)

分別將未做處理甘蔗渣、超聲波輔助單堿預(yù)處理后甘蔗渣、超聲波輔助雙堿預(yù)處理后甘蔗渣、超聲波輔助雙堿預(yù)處理酶解糖化后甘蔗渣粘貼于導(dǎo)電膠板，噴金，電鏡掃描。

2 結(jié)果與討論

2.1 超聲輔助NaOH單堿和混合堿溶液預(yù)處理酶解甘蔗渣對木糖濃度的影響

經(jīng)過預(yù)處理酶解后的甘蔗渣，分為固體和酶解液兩個部分，酶解液中的主要成分是葡萄糖、木糖以及糠醛等其他發(fā)酵抑制產(chǎn)物。在利用木糖產(chǎn)木糖醇的過程中，木糖濃度越高，在利用微生物發(fā)酵生產(chǎn)木糖醇的過程中越有利，所以用木糖濃度作為預(yù)處理酶解甘蔗渣的指標(biāo)。

圖1 超聲輔助NaOH單堿和混合堿溶液預(yù)處理對蔗渣酶解液中木糖濃度的影響Fig.1 The effect of ultrasonic assisted NaOH and mixed alkali pretrement on the xylose content of bagasse enzymatic hydrolysate

注：A為超聲輔助NaOH溶液預(yù)處理酶解甘蔗渣， AB為超聲輔助NaOH/KOH混合溶液預(yù)處理酶解甘蔗渣，AC為超聲輔助NaOH/氨水混合溶液預(yù)處理酶解甘蔗渣， AD為超聲輔助NaOH/Ca(OH)2溶液預(yù)處理酶解甘蔗渣。

由圖1可知，超聲輔助混合堿液預(yù)處理酶解甘蔗渣后木糖濃度均高于超聲輔助NaOH單堿預(yù)處理酶解效果，其中混合堿液預(yù)處理酶解甘蔗渣中木糖濃度AC>AB>AD。

甘蔗渣中主要成分為纖維素，半纖維素和木質(zhì)素，是比較典型的木質(zhì)纖維素原料，木質(zhì)纖維素原料中纖維素緊密結(jié)合木質(zhì)素和半纖維素，使反應(yīng)試劑難以到達(dá)纖維素表面和擴(kuò)散入纖維素內(nèi)部，所以影響甘蔗渣酶水解的效率主要因素是木質(zhì)纖維素可及表面積，結(jié)晶度，聚合度。超聲波，是指頻率一般為20000 Hz的聲波，超聲波處理可以打開甘蔗渣纖維素的結(jié)晶區(qū)，將分解木質(zhì)素大分子，極大提高可及表面積和化學(xué)反應(yīng)的性能，但是超聲波處理對甘蔗渣微細(xì)結(jié)構(gòu)的影響有限。而NaOH中OH-能破壞甘蔗渣中半纖維素和木質(zhì)素之間的醚鍵，同時也能消弱半纖維素和纖維素之間的連接的氫鍵，通過皂化半纖維素和木質(zhì)素之間的酯鍵，從而增大甘蔗渣纖維間的孔隙，使木聚糖酶對半纖維素的可及性增加，從而提高半纖維素的酶解率。同時NaOH中的Na+有空軌道，可以結(jié)合半纖維素分子中β-1，4-糖苷鍵上的氧原子上的孤對電子，從而減弱β-1，4-糖苷鍵，有利于酶水解反應(yīng)的進(jìn)行[14]。半纖維素結(jié)構(gòu)包括戊糖基、乙?；扔兄ф湹囊姿舛嗑厶牵彼A(yù)處理酶解甘蔗渣，可以去除木質(zhì)素及抑制發(fā)酵生產(chǎn)的乙酸，為之后微生物發(fā)酵木糖醇提供有利條件。由圖1可知，超聲波輔助混合堿溶液預(yù)處理酶解甘蔗渣木糖濃度均比單一NaOH溶液預(yù)處理酶解高，其中超聲波輔助NaOH/氨水混堿預(yù)處理酶解甘蔗渣木糖濃度提高達(dá)45%以上，超聲波輔助NaOH和氨水混堿預(yù)處理酶解甘蔗渣可以大大提高酶水解液中木糖濃度。木糖濃度的提高極有利于之后微生物發(fā)酵木糖生產(chǎn)木糖醇的過程。

2.2 超聲輔助KOH單堿和混合堿溶液預(yù)處理酶解甘蔗渣對木糖濃度的影響

圖2 超聲輔助KOH單堿和混合堿溶液預(yù)處理對蔗渣酶解液中木糖濃度的影響Fig.2 The effect of ultrasonic assisted KOH and mixed alkali pretrement on the xylose content of bagasse enzymatic hydrolysate

注：A為超聲輔助KOH溶液預(yù)處理酶解甘蔗渣，BA為超聲輔助KOH和NaOH溶液預(yù)處理酶解甘蔗渣，BC為超聲輔助KOH和氨水預(yù)處理酶解甘蔗渣，BD為超聲輔助KOH/Ca(OH)2溶液預(yù)處理酶解甘蔗渣。

由圖2可知，超聲輔助混合堿液預(yù)處理酶解甘蔗渣后木糖濃度均高于超聲輔助KOH單堿預(yù)處理酶解效果，其中混合堿液預(yù)處理酶解甘蔗渣中木糖濃度BC>BA>BD。

半纖維素的水解與甘蔗渣中木質(zhì)素去除有關(guān)，堿液能有效去除甘蔗渣中木質(zhì)素，增大甘蔗渣表面可及表面積，KOH屬于強(qiáng)堿溶液，OH-能破壞甘蔗渣中半纖維素、木質(zhì)素、纖維素之間形成的緊密結(jié)構(gòu)，打開從而增大甘蔗渣纖維間的孔隙，使木聚糖酶對半纖維素的可及性增加，結(jié)合超聲波預(yù)處理進(jìn)一步提高半纖維素的酶解率。由圖2可知，超聲波輔助KOH溶液預(yù)處理酶解甘蔗渣，水解液中木糖含量較高，達(dá)1.5954 g/L，KOH結(jié)合其他堿液處理酶解甘蔗渣木糖含量同樣也得到提高，增長率達(dá)18%以上。相比較NaOH混合堿液預(yù)處理酶解甘蔗渣，木糖濃度增長率并沒有明顯的提高，KOH市場價格相較于NaOH昂貴，并不有利于進(jìn)一步發(fā)酵生產(chǎn)木糖醇。

2.3 超聲輔助氨水單堿和混合堿溶液預(yù)處理酶解甘蔗渣對木糖濃度的影響

圖3 超聲輔助氨水單堿和混合堿溶液預(yù)處理對蔗渣酶解液中木糖濃度的影響Fig.3 The effect of ultrasonic assisted ammonium hydroxide and mixed alkali pretrement on the xylose content of bagasse enzymatic hydrolysate

注：C為超聲輔助氨水預(yù)處理酶解甘蔗渣，CA為超聲輔助氨水/NaOH溶液預(yù)處理酶解甘蔗渣，CB為超聲輔助氨水和KOH預(yù)處理酶解甘蔗渣，CD為超聲輔助氨水/Ca(OH)2溶液預(yù)處理酶解甘蔗渣。

由圖3可知，超聲輔助混合堿液預(yù)處理酶解甘蔗渣后木糖濃度均高于超聲輔助氨水單堿預(yù)處理酶解效果，其中混合堿液預(yù)處理酶解甘蔗渣中木糖濃度CA>CB>CD。

甘蔗渣中半纖維素和木質(zhì)素之間存在酯鍵，在OH-條件下發(fā)生皂化反應(yīng)，破壞半纖維素和木質(zhì)素之間結(jié)構(gòu)。NaOH中的Na+有空軌道，可以結(jié)合半纖維素分子中β-1,4-糖苷鍵上的氧原子上的孤對電子，從而減弱β-1,4-糖苷鍵，有利于酶水解反應(yīng)的進(jìn)行。在氨水作用下，可以去除甘蔗渣木質(zhì)纖維素結(jié)構(gòu)中乙酰基，潤脹作用破壞其緊密結(jié)合結(jié)構(gòu)，打開纖維素的結(jié)晶區(qū)，去除大量木質(zhì)素，有效增大甘蔗渣木質(zhì)纖維素結(jié)構(gòu)的可及表面積，使酶具有更好的可及性?；旌蠅A液結(jié)合超聲波作用斷裂甘蔗渣木質(zhì)纖維素中大分子化學(xué)鍵，同時超聲波熱效應(yīng)使原料表面形態(tài)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，從而提高酶水解液中木糖濃度，為進(jìn)一步進(jìn)行的微生物發(fā)酵木糖醇過程提供良好的原料。由圖3可知，超聲波輔助氨水/NaOH混合堿液預(yù)處理酶解甘蔗渣后木糖濃度較高，且其中氨水價格低廉，氨水易揮發(fā)，可以循環(huán)重復(fù)利用，所以是一種理想的預(yù)處理酶解甘蔗渣的方法。

2.4 超聲輔助Ca(OH)2單堿和混合堿溶液預(yù)處理酶解甘蔗渣對木糖濃度的影響

圖4 超聲輔助Ca(OH)2單堿和混合堿溶液預(yù)處理對蔗渣酶解液中木糖濃度的影響Fig.4 The effect of ultrasonic assisted Ca(OH)2 and mixed alkali pretrement on the xylose content of bagasse sugarcane enzymatic hydrolysate

注：D為超聲輔助氨水預(yù)處理酶解甘蔗渣，DA為超聲輔助Ca(OH)2/NaOH混合溶液預(yù)處理酶解甘蔗渣，DB為超聲輔助Ca(OH)2/KOH預(yù)處理酶解甘蔗渣，DC為超聲輔助Ca(OH)2/氨水預(yù)處理酶解甘蔗渣。

由圖4可知，超聲波輔助混合堿液預(yù)處理酶解甘蔗渣后木糖濃度均高于超聲波輔助Ca(OH)2單堿預(yù)處理酶解效果，其中混合堿液預(yù)處理酶解甘蔗渣中木糖濃度DC>DB>DA。

超聲波輔助Ca(OH)2預(yù)處理酶解甘蔗渣后木糖濃度較高，主要原因是Ca(OH)2屬于二元強(qiáng)堿，OH-能破壞甘蔗渣中半纖維素、木質(zhì)素和纖維素之間形成的緊密的結(jié)構(gòu)，打開從而增大甘蔗渣纖維間的孔隙，使木聚糖酶對半纖維素的可及性增加，結(jié)合超聲波預(yù)處理進(jìn)一步提高半纖維素的酶解率。但是Ca(OH)2微溶于水，不利于預(yù)處理酶解甘蔗渣的進(jìn)行。超聲波輔助Ca(OH)2及混合堿液預(yù)處理酶解甘蔗渣實(shí)驗(yàn)過程中，由于Ca(OH)2微溶于水，使酶水解液固液分離困難，不利于進(jìn)一步微生物發(fā)酵木糖醇的進(jìn)行。

2.5 甘蔗渣結(jié)構(gòu)表征分析

圖5 不同預(yù)處理后的蔗渣SEM圖Fig.5 The SEM images of different pretreatment of sugarcane bagasse

注：(a)為原蔗渣，(b)為NaOH預(yù)處理的蔗渣，(c)為NaOH/氨水預(yù)處理的蔗渣，(d)為NaOH/氨水預(yù)處理并酶解后的蔗渣。

由圖5可知，2000倍的掃描電鏡圖中可以觀察到，未做預(yù)處理的甘蔗渣表面光滑，組織保持完整。這樣排列緊密有序的結(jié)構(gòu)沒有給酶提供足夠的接觸面積，所以未經(jīng)過預(yù)處理的蔗渣不能有效地酶解。超聲波輔助NaOH預(yù)處理的甘蔗渣，表面多孔、結(jié)構(gòu)卷曲松散；超聲輔助NaOH/氨水預(yù)處理甘蔗渣表面出現(xiàn)褶皺、多層次和“溝渠”，比表面積增大有利于提高甘蔗渣酶解水解反應(yīng)的可及性。超聲波輔助NaOH/氨水預(yù)處理且酶解后的甘蔗渣，結(jié)構(gòu)松散，出現(xiàn)碎屑，木質(zhì)纖維素結(jié)構(gòu)被破壞程度高，說明經(jīng)過超聲波輔助雙堿預(yù)處理的蔗渣已經(jīng)被有效地酶解。

3 結(jié)論

以木糖濃度為指標(biāo)，考察了超聲波輔助NaOH、KOH、氨水、Ca(OH)2及混合雙堿溶液預(yù)處理酶解甘蔗渣對木糖濃度的影響，得出超聲波輔助混合雙堿液處理結(jié)果更佳，其中超聲波輔助NaOH和氨水混合堿液預(yù)處理酶解甘蔗渣木糖濃度最高，木糖濃度達(dá)1.928 g/L。

通過對預(yù)處理前后甘蔗渣形態(tài)結(jié)構(gòu)分析，超聲波混合雙堿預(yù)處理之后的甘蔗渣表面出現(xiàn)褶皺和“溝渠”，疏松多孔，甘蔗渣的比表面積增大，有利于甘蔗渣反應(yīng)的可及性，說明采用超聲波輔助NaOH和氨水的方法預(yù)處理，能夠?qū)崿F(xiàn)蔗渣的有效酶解。半纖維素酶解生成的木糖可以進(jìn)一步發(fā)酵生成木糖醇，木糖醇在食品、醫(yī)藥、工業(yè)等方面應(yīng)用廣泛，從而實(shí)現(xiàn)了木質(zhì)纖維材料的高值化利用。在此基礎(chǔ)上，蔗渣中剩余的纖維素和木質(zhì)素進(jìn)一步的開發(fā)利用也有待探究。

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