楊英，柏松

（四川化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院，四川瀘州 646099）

酒糟在我國(guó)產(chǎn)量相當(dāng)大，且酒糟中含有大量的可再利用資源。一般廠家，不是賣作飼料就是丟棄，不僅浪費(fèi)資源，而且污染環(huán)境。本文將酒糟作為提取纖維素的原料，將其資源化，不僅能解決酒糟的污染問題，還能變廢為寶，生產(chǎn)出有用的物質(zhì)，并相應(yīng)地降低解決生產(chǎn)成本。課題圍繞提高大曲酒糟中纖維素的提取率展開，優(yōu)化已有的研究思路，采用酸水解、堿水解及酶水解相結(jié)合的提取方式進(jìn)行小量提取研究實(shí)驗(yàn)。針對(duì)水解時(shí)堿濃度、料液比及溫度對(duì)水解的影響不同，設(shè)計(jì)不同試驗(yàn)加入量，最終篩選出較優(yōu)的提取工藝。

1 實(shí)驗(yàn)材料

實(shí)驗(yàn)原料：大曲酒糟（瀘州老窖提供）。

2 實(shí)驗(yàn)方法

2.1 纖維素的提取工藝流程

水洗→95%乙醇處理→乙醚處理→α-淀粉酶水解→糖化酶水解→堿水解→蛋白酶水解→漂白、去木質(zhì)素→酸水解→干燥，稱量。

2.2 纖維素提取操作要點(diǎn)

（1）水洗

稱取大曲酒糟粉末9份，每份 10g于250ml錐形瓶，加入250ml蒸餾水，浸泡2h后，抽濾。

（2）95%乙醇處理

向水洗后的濾渣中，按1：10比例加入100ml95%乙醇，浸泡20min后，抽濾，再加入50ml95%乙醇，浸泡10min后，抽濾。

（3）乙醚處理

向上述濾渣中加入100ml乙醚，浸泡30min后，抽濾，再加入50ml乙醚，浸泡15min后，抽濾。

（4）α-淀粉酶水解

淀粉酶是將淀粉水解為糊精，糖化酶是將糊精水解為葡萄糖，葡萄糖通過過濾可以除去，因此，淀粉水解徹底才能徹底被除去。具體方法為[1]，向?yàn)V渣中加入100ml蒸餾水后，加熱煮沸15min，使淀粉糊化，放冷至60℃以下，調(diào)節(jié)pH為5.5，先加入40ml濃度為2.0%的α-淀粉酶溶液50℃水解1h，并不時(shí)攪拌。取一滴于白色點(diǎn)滴板上，加一滴碘液應(yīng)不呈藍(lán)色，若呈藍(lán)色，再加熱糊化，冷卻至60℃以下，再加入40ml淀粉酶溶液，繼續(xù)水解，直至酶解液加碘不呈藍(lán)色為止。加熱煮沸使酶失活，抽濾至中性。

（5）糖化酶水解[2]

調(diào)節(jié)pH為4.4時(shí)，向各樣品中加入100ml濃度為0.2%的糖化酶溶液，50℃水解1h后，抽濾至中性。

（6）堿水解

纖維素的提取率因與堿濃度、料液比、以及堿水解溫度有很大的關(guān)系，應(yīng)用最佳的堿水解工藝來提取纖維素[3]，據(jù)資料顯示，料液比在1：9至1：11之間效果較好[4]，所以設(shè)計(jì)堿水解因素水平表如表1所示：

表1 堿水解因素水平表

表2 堿水解正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案

表2設(shè)計(jì)方案中[5]，A表示NaOH濃度（mol/l），B表示料液比，C表示堿水解溫度，位級(jí)組合為A、B、C三個(gè)因素的組合方式，按設(shè)計(jì)方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，堿水解3h后，以4000r/min離心5min后，可觀察到沉淀分為兩部分，其中上部分為棕色粘稠狀物質(zhì)，因半纖維素等易溶于堿水，故形成粘稠狀物質(zhì)，最后水洗至中性，并將沉淀轉(zhuǎn)移至100ml錐形瓶?jī)?nèi)。

（7）蛋白酶水解[6]

向上述各沉淀中加入25ml濃度為50μg/ml的蛋白酶K溶液，并調(diào)節(jié)pH為8.0，于37℃恒溫水浴2h后，抽濾，并水洗至中性[5]。

（8）漂白、去木質(zhì)素[7]

向上述沉淀中加入50ml濃度為5%的次氯酸鈉溶液，用36%的乙酸調(diào)節(jié)pH為5.0，75℃恒溫水浴2h后，冷卻至室溫后，抽濾[6]，此時(shí)，可觀察到濾液為黃色。

（9）酸水解

經(jīng)1至8步驟處理后，樣品中可能還有部分糖類、果膠等物質(zhì)存在，可向?yàn)V渣中加入50ml煮沸的濃度為1.25%的硫酸溶液，加熱微沸10min，以使糖類、果膠等水解除去，最后抽濾，并水洗至中性[6]。

（10）將濾渣于恒溫干燥箱中干燥至恒重，并稱量。

2.3 纖維素含量測(cè)定──碘量法測(cè)定[8]

2.3.1 原理

試樣用乙酸和硝酸混合液加熱處理，淀粉、多縮戊糖、木質(zhì)素、半纖維素、色素、單寧和其他物質(zhì)發(fā)生水解而被除去，纖維被分解成單個(gè)的纖維素。用水洗滌除雜質(zhì)后，纖維素在硫酸下被重鉻酸鉀氧化成二氧化碳和水，過剩的重鉻酸鉀用碘量法測(cè)定。

2.3.2 操作方法

稱取0.05g產(chǎn)品于試管中，加入5ml乙酸和硝酸混合液，置于沸水中煮沸25min，并不時(shí)攪拌。

取出、冷卻后離心，4000r/min，離心5min，棄去上清液，向沉淀中加入10ml水，混勻，離心，又倒去上清液（如此重復(fù)洗滌3次）。

向上述沉淀中準(zhǔn)確加入10ml質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的硫酸溶液和10ml 0.1mol/L的重鉻酸鉀溶液，搖勻，浸入沸水中煮沸10min。

冷卻后，把溶液部分轉(zhuǎn)移入250ml燒杯中，用20-30ml水沖洗沉淀，洗滌液并入燒杯中，再加入5ml質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的KI溶液，放置5min。

向上述溶液中滴加0.2mol/L的硫代硫酸鈉溶液，直至溶液由棕紅色變?yōu)辄S色時(shí)，加入2ml0.5%淀粉指示劑溶液，繼續(xù)滴定至溶液由藍(lán)色變?yōu)榱辆G色為止，并記錄所消耗溶液的量。

按同樣的操作，以0.2mol/L的硫代硫酸鈉溶液?jiǎn)为?dú)滴定加入了10ml質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的硫酸溶液和10ml濃度為0.1mol/L的重鉻酸鉀溶液作為空白樣，經(jīng)測(cè)定滴定空白樣品所消耗的硫代硫酸鈉體積為21.4ml。

2.3.3 纖維素含量計(jì)算[9]

纖維素含量按下式進(jìn)行計(jì)算：

X=K（a-b）/n×24

式中：X為纖維素百分含量（%）?！?4”為1molC6H10O5相當(dāng)硫代硫酸鈉的當(dāng)量數(shù)。K為硫代硫酸鈉的濃度（mol/L）。a為空白滴定所消耗硫代硫酸鈉體積（ml）。b為溶液所消耗硫代硫酸鈉體積（ml）。n為纖維素產(chǎn)品質(zhì)量（g）。

測(cè)定結(jié)果及分析如表3：

表3 大曲酒糟提得纖維素測(cè)定結(jié)果

表4 大曲酒糟提取纖維素正交試驗(yàn)及極差分析

極差分析如圖1所示：

圖中R1為堿濃度對(duì)纖維素提取率影響程度的極差分析折線圖，R2為料液比對(duì)纖維素提取率影響程度的極差分析折線圖，R3為溫度對(duì)纖維素提取率影響程度的極差分析折線圖，R越大對(duì)提取率的影響越大，從極差R分析可知，RA＞RB＞RC,在影響大曲酒糟纖維素提取率的諸多因素中，根據(jù)影響程度大小的次序?yàn)锳＞B＞C，較優(yōu)的提取條件為A2（0.5mol/L）、B3（1:11）、C2（60℃），即NaOH溶液濃度為0.5mol/L、料液比為1:11，溫度為60℃。

圖1 極差分析NaOH濃度（mol/l）

3 結(jié)論

從纖維素提取率角度分析，NaOH濃度對(duì)其影響最大，濃度確定在0.5mol/L時(shí)，提取率最大。纖維素在較高濃度堿溶液中會(huì)發(fā)生水解，通過極差分析也表明纖維素在堿濃度為1.0mol/L時(shí)發(fā)生了輕度水解，因此，堿濃度為0.5mol/L時(shí)纖維素的提取率較高；因大曲酒糟含稻殼較多，因而料液比應(yīng)為1：11效果最佳；綜合考慮，大曲酒糟纖維素提取較優(yōu)提取工藝條件為NaOH濃度0.5mol/L，料液比1：11，堿水解溫度60℃；