侯金麗

(河南工業(yè)貿(mào)易職業(yè)學(xué)院糧食工程系，河南鄭州 451191)

中國(guó)是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)，秸稈資源十分豐富，年產(chǎn)各類(lèi)農(nóng)作物秸稈到2015年將達(dá)9億t左右，位居世界之首，其中，稻草秸稈占1/3［1］。由于化石能源的逐漸枯竭及所造成的全球環(huán)境惡化等問(wèn)題，人們對(duì)來(lái)源廣泛、廉價(jià)、可再生的生物質(zhì)資源的開(kāi)發(fā)利用越來(lái)越重視，加強(qiáng)對(duì)稻草這類(lèi)可再生資源的高值利用研究具有重要的戰(zhàn)略意義。目前，人們對(duì)稻草的利用還停留在低級(jí)階段，如肥田、作食草動(dòng)物的飼料、焚燒或?qū)⒅z棄［2］。這不僅造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染，而且也是對(duì)資源的極大浪費(fèi)。因此，尋找一條有效途徑加快對(duì)稻草秸稈的綜合開(kāi)發(fā)利用勢(shì)在必行。不同的糖化方法由于其原理不同，必然會(huì)對(duì)秸稈的降解效果產(chǎn)生不同的影響［3］。本文通過(guò)比較4種化學(xué)試劑預(yù)處理對(duì)稻草秸稈酶解糖化效果，以期優(yōu)化出一種較適宜稻草秸稈糖化降解的方法，為秸稈的綜合開(kāi)發(fā)利用提供有效的途徑。

1 材料與方法

1.1 材料

稻草秸稈采自河南省鄭州市郊區(qū)農(nóng)田，洗凈，烘干，粉碎至20目 (0.84 mm)備用。

1.2 方法

稱(chēng)取10 g稻草秸稈粉，分別放入裝有100 mL不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的鹽酸、硫酸、氫氧化鈉、氫氧化鈣溶液的三角瓶中，攪拌均勻，40℃水浴糖化2 d。每個(gè)梯度設(shè)置3個(gè)重復(fù)處理。反應(yīng)完畢，冷卻、抽濾得水解液，水解液測(cè)還原糖濃度。濾餅中加入纖維素酶45g·kg-1和木聚糖酶液50 mL·kg-1，用0.2 mol·L-1、pH值4.8的乙酸-乙酸鈉緩沖液補(bǔ)充使液固比為10，在50℃、130 r·min-1下糖化48 h，進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，冷卻、抽濾得水解液，水解液測(cè)還原糖濃度。

1.3 還原糖濃度測(cè)定

采用 DNS 法［4］。

2 結(jié)果與分析

2.1 鹽酸預(yù)處理對(duì)稻草秸稈酶解糖化效果的影響

圖1顯示，3%的稀鹽酸預(yù)處理后測(cè)得還原糖含量達(dá)到最高值48.18%;2%的稀鹽酸預(yù)處理后濾餅中再加入2種酶進(jìn)行酶解糖化，測(cè)得總還原糖含量達(dá)到66.92%，比前者提高18.74%，因此，2%的鹽酸預(yù)處理有利于2種酶的酶解作用，效果最好;總還原糖含量隨著鹽酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加呈下降趨勢(shì)，原因可能是過(guò)剩的H+抑制了2種酶的活性，減緩了酶解糖化過(guò)程［5］。

2.2 硫酸預(yù)處理對(duì)稻草秸稈酶解糖化效果的影響

由圖2可知，隨著硫酸濃度的增大，預(yù)處理還原糖含量和預(yù)處理后再加2種酶進(jìn)行酶解的總還原糖含量都是先增加又下降，但總還原糖含量最高值沒(méi)有鹽酸預(yù)處理后酶解糖化的高，為51.15%。

2.3 氫氧化鈉預(yù)處理對(duì)稻草秸稈酶解糖化效果的影響

圖1 鹽酸預(yù)處理對(duì)稻草秸稈酶解糖化效果的影響

圖2 硫酸預(yù)處理對(duì)稻草秸稈酶解糖化效果的影響

由圖3可知，稻草秸稈經(jīng)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%～7%的NaOH處理后，總還原糖含量從28.97%升至36.56%，較預(yù)處理還原糖含量分別提高19.41%和24.79%。增幅明顯，說(shuō)明NaOH預(yù)處理后水解的還原糖含量較低，而經(jīng)NaOH預(yù)處理后再加2種酶，糖化效果顯著提高。

圖3 氫氧化鈉預(yù)處理對(duì)稻草秸稈酶解糖化效果的影響

2.4 氫氧化鈣預(yù)處理對(duì)稻草秸稈酶解糖化效果的影響

從圖4可看出，隨著氫氧化鈣質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，預(yù)處理還原糖含量和總還原糖含量都隨之增大，且總還原糖含量最高值比氫氧化鈉預(yù)處理后酶解糖化的高，為47.68%。

圖4 氫氧化鈣預(yù)處理對(duì)稻草秸稈酶解糖化效果的影響

3 小結(jié)

4種化學(xué)試劑預(yù)處理對(duì)稻草秸稈2種酶糖化效果的影響的試驗(yàn)結(jié)果表明，酸預(yù)處理比堿預(yù)處理對(duì)雙酶糖化效果好，其中，以鹽酸的總還原糖含量最高，其較優(yōu)條件為:20目稻草秸稈粉，用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%的稀鹽酸40℃水浴糖化預(yù)處理2 d后，加入纖維素酶45 g·kg-1和木聚糖酶液50 mL·kg-1，液固比為10，在50℃下糖化48 h，稻草秸稈的總還原糖含量為66.92%。

［1］ 劉海燕，黃梟，高星愛(ài)，等.農(nóng)作物秸稈酶解制糖研究進(jìn)展［J］.江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2014，42(3):10-12.

［2］ 李金埔，王雙磊，張美玲，等.秸稈還田對(duì)棉田土壤微生物和土壤呼吸速率的影響［J］.山東農(nóng)業(yè)科學(xué)，2014，46(9):69-73.

［3］ 劉國(guó)麗，楊鎮(zhèn)，王娜，等.微生物轉(zhuǎn)化秸稈飼料研究進(jìn)展［J］.廣東農(nóng)業(yè)科學(xué)，2014(1):110-114.

［4］ 江滔，路鵬，李國(guó)學(xué).稻草秸稈稀酸水解糖化法影響因子的研究 ［J］.農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2008，24(7):185-189.

［5］ 黃歡喜，姚茂君，姚柳.稻草秸稈硫酸水解研究 ［J］.安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2011，39(4):1899-1901.