范洪巖，宮殿良

（中糧生化能源（肇東）有限公司，黑龍江 肇東 151100）

燃料乙醇是一種可再生的清潔能源，隨著能源供應(yīng)日趨緊張和生態(tài)環(huán)境不斷惡化，發(fā)展燃料乙醇產(chǎn)業(yè)是當(dāng)今各國開發(fā)替代石油的清潔能源的重中之重[1，2]。尋求廉價易得的生物質(zhì)原料發(fā)酵生產(chǎn)燃料乙醇成為國內(nèi)外的研究熱點(diǎn)。近年來玉米原料價格持續(xù)上漲，同時“與人畜爭糧”和“與糧林爭地”的爭議呼聲也日益增高，從糧食安全和提升企業(yè)效益角度出發(fā)，應(yīng)用非糧原料生產(chǎn)燃料乙醇的競爭已經(jīng)展開[3-5]。

我國有豐富的橡子資源，每年可產(chǎn)60億kg~70億kg，東北地區(qū)的橡子資源也十分豐富，黑龍江省的柞樹達(dá)246萬公頃，年產(chǎn)橡子200萬t以上。橡子中淀粉含量較高約55%~60%，還含有單寧、蛋白質(zhì)、脂肪、纖維素以及一些其他礦物質(zhì)，其果實(shí)常用于生產(chǎn)多種產(chǎn)品[6]。因此，橡子發(fā)酵的意義在于:通過原料多樣化試驗(yàn)工作的進(jìn)行，擬達(dá)到應(yīng)用非糧農(nóng)作物實(shí)現(xiàn)對玉米原料的部分替代，從而緩解原料壓力以及提升企業(yè)效益。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 試驗(yàn)材料

1.2 儀器與設(shè)備

液相色譜（安捷倫1260型，安捷倫科技公司）；離心機(jī)（3-18K，Sigma公司）；超聲清洗機(jī)（舒美牌KQ-800KDV，江蘇省昆山超聲儀器有限公司）；真空泵（WELCH 2546C-02，美國威爾奇）；移液槍（10mL，5mL，德國Brand）；分析天平（Mettler AL204）；分析天平（Mettler ML204）；粘度計(jì)（NDJ-5S）；水浴鍋（HWS-28）；pH計(jì)（PHSJ-3F）；搖床（ZHWY-2112F）；液相色譜（Agilent1200）；離心機(jī)（3-18k）；顯微鏡（尼康50I）等。

1.3 檢測與試驗(yàn)方法

1.3.1 淀粉的測定 按GB/T 5514-85《糧食、油料檢驗(yàn)淀粉測定法》中的酸水解法測定。

1.3.2 單寧的測定[7]采用硫酸亞鐵銨返滴重絡(luò)酸鉀法測定。

1.3.3 粗纖維的測定 按GB/T 5515-85《糧食、油料檢驗(yàn)粗纖維素測定法》測定。

1.3.4 蛋白質(zhì)的測定按GB/T 5009.5-1985《食品中蛋白質(zhì)的測定方法》中的凱氏定氮法測定。

1.3.5 水分的測定按GB 5009.3-2010《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)》食品中水分的測定法測定。

1.3.6 灰分的測定按GB 5009.4-2010《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)》食品中灰分的測定法測定。

1.3.7 酒分、殘?zhí)堑臋z測：HPLC法

華為輪值董事長徐直軍近日接受采訪時表示，美國此舉可能會損害其本國走在下一代科技前沿的雄心。他說：“對于華為而言，作為5G技術(shù)的領(lǐng)導(dǎo)者，我們沒有機(jī)會為美國消費(fèi)者提供5G的解決方案和服務(wù)，這表明美國市場是一個沒有充分競爭的市場，仍然在阻礙著領(lǐng)先企業(yè)參與該市場。現(xiàn)在，我不確定他們能否真正實(shí)現(xiàn)成為5G時代全球第一的目標(biāo)?！?/p>

1.3.8 發(fā)酵條件

酵母添加量為0.1%；配料濃度為30%；液化條件：淀粉酶加量為60μ·g-1，液化溫度為87℃，攪拌轉(zhuǎn)速為160r·min-1，液化時間為240min；糖化酶加量為210μ·g-1；發(fā)酵條件：溫度32℃，pH值4.5,發(fā)酵時間為96h。

2 結(jié)果與討論

2.1 橡子的主要化學(xué)營養(yǎng)成分

橡子的淀粉含量較高，一般在50%~70%左右[8]。對本試驗(yàn)中橡子的主要化學(xué)營養(yǎng)成分進(jìn)行測定，測定結(jié)果見表1。

表1 橡子中主要化學(xué)營養(yǎng)成分Tab.1 Main chemical nutrition in acorn

該實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，淀粉含量（62.07%）較高。

2.2 液相標(biāo)準(zhǔn)品色譜圖

圖1 標(biāo)準(zhǔn)品色譜圖Tab.1 Spectrogram of standard sample

2.3 不同糖化酶對發(fā)酵結(jié)果的比較

程荷芳等人[9]在文章中提到：與玉米、木薯淀粉相比，橡子淀粉不易于糊化，有較好的粘度冷、熱穩(wěn)定性；總體上，其糊化特性與玉米淀粉相似。所以模擬本企業(yè)生產(chǎn)中的液化工藝進(jìn)行液化，使用邊糖化邊發(fā)酵（SSF）的工藝,分別在SSF階段添加糖化酶蘇宏GA475、諾維信復(fù)合酶和復(fù)合酶Stargen002后進(jìn)行發(fā)酵結(jié)果比較。

2.3.1 成熟醪HPLC檢測結(jié)果的比較 色譜檢測條件：伯樂HPX-87H色譜柱，300×7.8mm；伯樂125-0129預(yù)柱，30×4.6mm；流動相0.005mol·L-1H2SO4；泵流速0.6mL·L-1；柱溫箱設(shè)置溫度為65℃；RID設(shè)置溫度為50℃；進(jìn)樣量為15μL；運(yùn)行時間為30min。

表2 成熟醪HPLC的檢測結(jié)果（g·100mL-1）Tab.2 HPLC results ofmature fermented mash

從表2可以看出，對于發(fā)酵主產(chǎn)物乙醇的產(chǎn)量，相比蘇宏GA475和諾維信復(fù)合酶，使用復(fù)合酶Stargen002后，乙醇的得率最高，為9.20g·100mL-1。乙醇與甘油比值是反應(yīng)酒精發(fā)酵水平的一個重要指標(biāo)，乙醇相對于副產(chǎn)物甘油的比值越高說明發(fā)酵水平越高，相比而言，復(fù)合酶Stargen002的發(fā)酵效果最好。

2.3.2 不同糖化酶在發(fā)酵過程中的失重比較 發(fā)酵失重主要是CO2的逸出，也包括少量酒精和水分的揮發(fā)損失。發(fā)酵失重率高低，速度快慢均可體現(xiàn)出發(fā)酵醪質(zhì)量的優(yōu)劣和動態(tài)變化[10]。

圖2 不同糖化酶在發(fā)酵過程的失重比較Fig.2 Weight losses compare of different saccharifying enzyme during ferment

圖2結(jié)果顯示,使用復(fù)合酶Stargen002后，失重最高，其發(fā)酵終點(diǎn)的酒分也最高。圖3結(jié)果顯示，在發(fā)酵前24h，橡子發(fā)酵失重較快，考慮與前期酶作用的速度較快有關(guān)，隨著酶量的減少，橡子中的單寧對其產(chǎn)生了相應(yīng)的抑制作用。

2.3.3 不同糖化酶成熟醪的酒份比較

圖3 不同糖化酶成熟醪的酒份Fig.3 Component ofmature fermented mash by differentsaccharifying enzyme

從圖3中可以看出，使用復(fù)合酶Stargen002的酒分最高，為11.0%（V/V），明顯高于其他兩種糖化酶的發(fā)酵結(jié)果。蘇宏GA475和諾維信復(fù)合酶的酒精得率基本相同。

3 結(jié)論

以橡子為原料,模擬中糧生化能源（肇東）有限公司二期液化條件發(fā)酵生產(chǎn)燃料乙醇；采用30%的干物濃度；淀粉酶采用諾維信公司生產(chǎn)的II代淀粉酶；糖化酶為復(fù)合酶Stargen002，添加量為210U·g-1，最終發(fā)酵酒份高達(dá)11.0%（V/V）。

通過對橡子的系列試驗(yàn)分析，我們可以初步看出橡子發(fā)酵生產(chǎn)酒精具有一定的可行性。本次試驗(yàn)亦初步確定了橡子發(fā)酵生產(chǎn)酒精工藝條件，為后續(xù)的系列試驗(yàn)提供了數(shù)據(jù)支持。

［1］韋永貢.我國燃料乙醇的發(fā)展與對策［J］.輕工科技，2012，（7）: 145.

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［3］張國紅.我國和世界酒精工業(yè)現(xiàn)狀［J］.酒精，2010，（4）:1-9.

［4］ 田玉峰.橡實(shí)淀粉生料發(fā)酵產(chǎn)酒精的研究［J］.中南林業(yè)科技大學(xué),2011，8-9.

［5］ 張志健,王勇.我國橡子資源開發(fā)利用現(xiàn)狀與對策［J］.氨基酸和生物資源，2009,31（3）:10-14.

［6］ 瑞國,汪康民,王玉蓮,等.野生經(jīng)濟(jì)植物資源橡籽仁可利用價值的研究［J］.應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2000,11（2）:196-198

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［9］ 程荷芳,衛(wèi)民,蔣劍春,等.橡子與玉米、木薯的淀粉成分物理性質(zhì)比較研究［J］.林產(chǎn)化學(xué)與工業(yè),2009,29:183-186.

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