李富強(qiáng)，彭葉燦，郝加穩(wěn)，曾靈玉，周敬紅，閻欲曉*

（1.廣西大學(xué) 輕工與食品工程學(xué)院，廣西 南寧 530004；2.廣西清潔化制漿造紙與污染控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣西 南寧 530004；3.廣西大學(xué) 生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，廣西 南寧 530004）

隨著地球上不可再生資源的日益枯竭以及化石燃料的應(yīng)用對環(huán)境所造成的污染，利用農(nóng)林廢棄物等生物質(zhì)生產(chǎn)燃料乙醇具有積極意義[1-2]。廣西木薯種植面積、產(chǎn)量占全國總產(chǎn)量60%以上，位居全國第一。廣西木薯淀粉加工廠每年生產(chǎn)淀粉約50 萬噸，產(chǎn)生濕木薯渣（Cassava Residue,CR）約100 萬噸[3]，木薯渣中含有大量的淀粉、纖維素、半纖維素和少量的木素[4]，其組分滿足木質(zhì)纖維素生物質(zhì)精煉燃料乙醇的要求。木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)生產(chǎn)燃料乙醇過程包括預(yù)處理、酶解、水解液發(fā)酵及產(chǎn)品的分離等過程[5]。理想的預(yù)處理能夠提高酶解效率，降低生產(chǎn)成本[6-7]。目前常見的預(yù)處理工藝有水熱預(yù)處理、稀酸預(yù)處理、蒸汽爆破預(yù)處理、弱堿性亞硫酸鹽預(yù)處理等[8-9]。

酸預(yù)處理工藝是用于破壞木質(zhì)纖維素基質(zhì)最常用的技術(shù)[10]。由于木薯渣中含有的木質(zhì)素較少，因此無需進(jìn)行復(fù)雜且耗能大的預(yù)處理，使用超低濃度的酸即超低酸（Ultra-Low-Acid，ULA）預(yù)處理木薯渣應(yīng)該是可行的。文獻(xiàn)報(bào)道[11-13]，利用0.01%～0.14%（w/w）H2SO4預(yù)處理生物質(zhì)，不僅能獲得較高的糖得率而且會(huì)減少單糖向發(fā)酵抑制物的轉(zhuǎn)化生成，還具有對設(shè)備要求低、環(huán)境污染小、后期預(yù)處理液處理簡單等優(yōu)點(diǎn)。

木質(zhì)纖維素乙醇發(fā)酵生產(chǎn)成本過高的原因之一在于纖維素酶高昂的價(jià)格[14]，酶的成本占纖維素乙醇生產(chǎn)成本的40%～50%，因此回收及重復(fù)利用纖維素酶對于提高木質(zhì)纖維素酶解效率，降低纖維素乙醇生產(chǎn)成本具有重要意義。

基于此，本文以ULA 預(yù)處理后的木薯殘?jiān)A(yù)處理液為基質(zhì)，采用分步糖化發(fā)酵工藝，優(yōu)化酶解工藝和發(fā)酵條件，開展木薯渣超低酸預(yù)處理發(fā)酵乙醇研究，同時(shí)探究固體殘?jiān)街w維素酶的回收再利用以及回用過程中抑制物濃度變化對發(fā)酵的影響。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 材料

實(shí)驗(yàn)原料為木薯渣，來源于廣西明陽生化科技有限公司，是生產(chǎn)木薯淀粉后的廢棄物，風(fēng)干粉碎過40～60目篩網(wǎng)，密封保存；纖維素酶（Cellic CTec2），購于諾維信（中國）生物技術(shù)有限公司，酶活106 FPU/mL；D-葡萄糖、D-木糖、甲酸、乙酸、5-羥甲基糠醛（5-HMF）、糠醛、乙醇，均為分析標(biāo)準(zhǔn)品，購于上海阿拉丁試劑有限公司；濃硫酸（分析純），購于天津致遠(yuǎn)化學(xué)試劑有限公司；發(fā)酵菌株為釀酒酵母（bio-57391），購于北京百歐博偉生物技術(shù)有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 木薯渣ULA 預(yù)處理

取1.5 g 絕干木薯渣（CR）與30 mL 0.17%（w/w）硫酸溶液（固液比為1∶20）混合到50 mL 容量的高溫高壓反應(yīng)釜（五洲鼎創(chuàng)（北京）科技有限公司，WZ）中，反應(yīng)壓力為4 MPa，攪拌速度為250 r/min，預(yù)處理溫度為160℃，預(yù)處理時(shí)間為22 min。反應(yīng)結(jié)束后，立即用冰水快速降溫。用真空抽濾裝置分離反應(yīng)后的固液組分，預(yù)處理液體用高效液相色譜（HPLC）測定其中的葡萄糖、木糖、甲酸、乙酸、5-HMF和糠醛；預(yù)處理殘?jiān)ㄓ洖镃RULA）60℃烘干密封保存，用于酶解、組分測定和結(jié)構(gòu)表征分析等。

1.2.2 預(yù)處理殘?jiān)拿附?/p>

1.2.2.1 木薯殘?jiān)杆?/p>

在50 mL 批量具塞錐形瓶中分別加入0.5 g 絕干CRULA，用預(yù)處理液（pH＝4.8）調(diào)節(jié)pH 值。纖維素酶水解只考察固液比為1∶15 的最佳酶用量，實(shí)驗(yàn)條件為50℃、pH 4.8，加入不同體積的纖維素酶（酶用量為20、40、50、60、70 FPU/g底物，水解3、6、12、24、36 和48 h 后取樣。樣品水浴滅活后10 000 r/min下離心8 min，取上清液稀釋后用HPLC 測定葡萄糖濃度。

1.2.2.2 底物濃度對酶水解木薯殘?jiān)挠绊?/p>

纖維素酶用量為70 FPU/g底物，其固液比分別為1∶15、1∶18、1∶20和1∶25，酶的水解條件與“1.2.2.1”中相應(yīng)的水解條件一致。水解開始后在3、6、9、12 和24 h 分別取樣、檢測。

1.2.3 發(fā)酵種子液制備

斜面培養(yǎng)基（g/L）：葡萄糖20，蛋白胨20，酵母提取物10，瓊脂20，自然pH，115℃高壓蒸汽滅菌20 min。

種子液制備：在250 mL 的錐形瓶中加入50 mL 無菌液體培養(yǎng)基（成分同斜面培養(yǎng)基，但不加瓊脂，115℃滅菌20 min），從種子斜面中取菌落接種到培養(yǎng)基，于30℃、200 r/min 恒溫振蕩培養(yǎng)18 h，此記為活化第一代。取第一代的菌體50 μL 加入50 mL 液體培養(yǎng)基中，在30℃、200 r/min 下培養(yǎng)18 h，此記為活化第二代。在無菌的條件下，將第二代的菌液于4℃、10 000 r/min 離心5 min，倒掉上清夜；然后用無菌水將菌體重懸洗滌一次，再次離心；最后加入無菌水配置成0.1 g/mL 菌液作為發(fā)酵種子液備用。

1.2.4 乙醇發(fā)酵實(shí)驗(yàn)

發(fā)酵實(shí)驗(yàn)采用分步糖化發(fā)酵工藝進(jìn)行。用厭氧瓶收集酶解上清液，再向其中加入發(fā)酵所需其他物質(zhì)[15]（硫酸銨2 g/L，一水硫酸錳0.01 g/L，磷酸氫二鉀0.5 g/L，碳酸鈣4 g/L，玉米漿干粉10 g/L），調(diào)節(jié)pH值為5，115℃高壓蒸汽滅菌20 min，制備成酶解液發(fā)酵培養(yǎng)基。將制備好的釀酒酵母發(fā)酵種子液以10%（V/V）的接種量接種到酶解液發(fā)酵培養(yǎng)基中，然后在30℃，150 r/min 的恒溫振蕩箱中進(jìn)行反應(yīng)，分別在一定時(shí)間取樣，樣品在4℃、10 000 r/min 下離心8 min，取少量稀釋酸化后用HPLC 測定乙醇和葡萄糖濃度。并以葡萄糖發(fā)酵培養(yǎng)基為對照。

1.2.5 附著纖維素酶的再利用實(shí)驗(yàn)

為了充分利用吸附在木薯殘?jiān)砻娴睦w維素酶，降低酶解反應(yīng)的成本，進(jìn)行了木薯殘?jiān)街w維素酶的再利用研究。

1.2.5.1 新鮮纖維素酶的補(bǔ)加量對后續(xù)酶解反應(yīng)的影響

RUN 1 是木薯殘?jiān)凑铡?.2.2.1”的方式進(jìn)行酶解。RUN 2 操作步驟為：RUN 1 的水解液在10 000 r/min下離心8 min，分離出殘?jiān)蜕锨逡?。將殘?jiān)尤?0 mL 具塞錐形瓶中，再向瓶中加入0.5 g 新鮮CRULA。RUN 2 纖維素酶的酶解反應(yīng)條件為：固液比1∶15，酶解溫度50℃、轉(zhuǎn)速150 r/min，纖維素酶的補(bǔ)加量分別為0%、30%、60%、90%和100%（100%為纖維素酶70 FPU/g底物）。水解12 h 后取樣，HPLC 測定葡萄糖濃度，用DNS 法測定總糖濃度。最終確定新鮮纖維素酶的最佳添加量。

1.2.5.2 固體殘?jiān)街w維素酶的再利用實(shí)驗(yàn)

反應(yīng)底物為0.5 g 絕干CRULA和每次酶解循環(huán)離心后剩余的固體殘?jiān)?，擬將附著在剩余殘?jiān)系拿秆h(huán)至下一個(gè)酶解體系中。反應(yīng)條件：固液比1∶15，50℃、150 r/min 下反應(yīng)12 h。酶液使用情況為：RUN 1為纖維素酶70 FPU/g底物，之后每個(gè)循環(huán)纖維素酶的補(bǔ)加量以10%減少。將RUN 1 和RUN 5 的酶解上清液用于發(fā)酵乙醇，探究抑制物對發(fā)酵的影響。附著纖維素酶再利用示意圖如圖1 所示。

圖1 附著纖維素酶再利用示意圖

1.3 分析方法

1.3.1 化學(xué)組分分析

木薯渣和預(yù)處理殘?jiān)刑?、木素等組分按照美國可再生能源中心的方法測定[16]；淀粉含量的測定按照GB 5009.9-2016 中的酶水解法進(jìn)行測定。

1.3.2 DNS 法測定總糖

取稀釋到合適倍數(shù)的樣品1.5 mL（以去離子水作空白對照）和3 mL 3,5-二硝基水楊酸溶液（DNS）于25 mL 的比色試管中，振蕩均勻后，沸水浴加熱5 min，流水冷卻室溫后，加去離子水定容到25 mL，充分搖勻后在540 nm 波長下測定其吸光度，根據(jù)葡萄糖的標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算總糖濃度。

1.3.3 HPLC 測定葡萄糖

采用Agilent 1260 Infinity Ⅱ系統(tǒng)，分離柱Bio-Rad?Aminex HPX-87H（300×7.8 mm），柱溫50℃，檢測器為RID，檢測溫度40℃，流動(dòng)相5 mM H2SO4，流速0.6 mL/min，進(jìn)樣量20 μL，運(yùn)行時(shí)間35 min[17]。

1.3.4 甲酸、乙酸和乙醇的測定

同HPLC 測定葡萄糖的方法一致。

1.3.5 5-HMF 和糠醛的測定

采用Agilent 1260 Infinity Ⅱ系統(tǒng)，分離柱Agilent?ZORBAX SB-C18（250 mm×4.6 mm×5 μm），柱溫30℃，檢測器為UV，波長為285 nm，流動(dòng)相為甲醇∶1%醋酸＝10∶90，流速1 mL/min，進(jìn)樣量10 μL，運(yùn)行時(shí)間35 min[18]。

1.3.6 酶解液和乙醇發(fā)酵的計(jì)算

葡萄糖得率計(jì)算：

式中，Y1表示葡萄糖的得率，m1表示水解液中葡萄糖的質(zhì)量，m0表示原料木薯渣中的葡萄糖質(zhì)量。

乙醇得率計(jì)算：

式中，Y2表示乙醇得率，mi表示發(fā)酵產(chǎn)生的乙醇質(zhì)量，mj表示發(fā)酵體系葡萄糖消耗的質(zhì)量。

2 結(jié)果與討論

2.1 木薯渣組分分析

根據(jù)課題組前期的研究結(jié)果[11]，本研究所采用ULA 預(yù)處理工藝條件為160℃、22 min、0.17%（w/w）硫酸濃度。木薯渣的主要成分見表1，淀粉和纖維素的含量比較高。經(jīng)過ULA 預(yù)處理后，淀粉和纖維素含量分別從36.84%和22.15%降到2.99%和20.27%，降解率分別為91.88%和8.49%，測得預(yù)處理液中含有19.54 g/L 的葡萄糖，而發(fā)酵抑制物甲酸、乙酸、5-HMF 和糠醛的濃度分別為0.281、0.101、0.032 和0.048 g/L，抑制物濃度遠(yuǎn)低于乙醇發(fā)酵最低抑制濃度[19-20]。說明相對于纖維素而言，淀粉對于酸很不穩(wěn)定，在ULA 預(yù)處理過程中，淀粉大部分降解，因而水解液中葡萄糖濃度比較高，由于采用ULA 預(yù)處理的條件比較溫和，糖類降解程度比較小，發(fā)酵抑制物濃度很低，因此預(yù)處理液可以用于酶解糖化。

表1 ULA 預(yù)處理前后木薯渣組分含量

2.2 木薯殘?jiān)附鈼l件優(yōu)化

纖維素酶用量是酶解糖化的決定性因素，也是影響生產(chǎn)成本的主要原因。因此實(shí)驗(yàn)對纖維素酶的加入量進(jìn)行了初步選擇，結(jié)果如圖2a 所示。在固液比1∶15，50℃酶解24 h 條件下，考察不同加酶量對酶解效率的影響。隨著纖維素酶載量的增加，酶解時(shí)間的延長，酶解得到的葡萄糖濃度越高。當(dāng)纖維素酶載量為70 FPU/g底物時(shí)，酶解12 h 的葡萄糖濃度為47.2 g/L，24 h 時(shí)葡萄糖濃度為48.5 g/L；而當(dāng)纖維素酶載量為60 FPU/g底物時(shí)，酶解12 h 的葡萄糖濃度為43.8 g/L，24 h 時(shí)葡萄糖濃度為45.4 g/L。考慮到酶的成本和時(shí)間因素，故最佳纖維素酶的添加量為70 FPU/g底物，酶解時(shí)間為12 h。

為了提高發(fā)酵乙醇蒸餾的經(jīng)濟(jì)性，發(fā)酵是要盡可能提高培養(yǎng)基中基質(zhì)濃度。但過高的基質(zhì)濃度會(huì)導(dǎo)致傳質(zhì)傳熱不均、溶氧困難等問題[21-22]，影響發(fā)酵過程，因此合適的底物濃度顯得十分重要。在纖維素酶載量70 FPU/g底物，溫度50℃條件下水解24 h，考察不同固液比對于酶水解效率的影響，結(jié)果如圖2b 所示，隨著底物濃度的增加，葡萄糖濃度也隨之增加，當(dāng)固液比為1∶15 時(shí)，12 h 葡萄糖濃度為47.2 g/L，同時(shí)考慮到后續(xù)附著酶的回用次數(shù)、傳質(zhì)效率和發(fā)酵所需的葡萄糖濃度，故選擇固液比為1∶15 作為最佳的底物濃度。綜上，CRULA酶解反應(yīng)的最佳條件為：纖維素酶的添加量為70 FPU/g底物、固液比為1∶15，酶解時(shí)間為12 h。

圖2 CRULA 酶解反應(yīng)條件的優(yōu)化

2.3 預(yù)處理對酶水解效率的影響

在最優(yōu)酶解條件下，對比CR 和CRULA的酶解反應(yīng)，結(jié)果如圖3 所示。從圖3 可以看出，預(yù)處理后的木薯殘?jiān)附獾玫降钠咸烟菨舛却笥谖搭A(yù)處理的，且酶解反應(yīng)12 h 時(shí)，CR 葡萄糖得率為51.22%，CRULA葡萄糖得率為80.64%，顯而易見，預(yù)處理后酶解葡萄糖得率得到提高。再次表明ULA 預(yù)處理是一種有效破壞CR 緊密結(jié)構(gòu)從而提高其酶解葡萄糖得率的方法。

圖3 ULA 預(yù)處理對木薯渣酶水解的影響

2.4 纖維素酶再利用中酶添加量的優(yōu)化

為了降低生產(chǎn)成本，充分利用酶解殘?jiān)嚼w維素酶，將酶水解后離心后得到的殘?jiān)糜谙乱淮窝h(huán)的酶解過程，擬減少每次循環(huán)酶解時(shí)新鮮纖維素酶的添加量。為確定新鮮酶的加入量，以RUN 1（新鮮酶用量為100%）的糖濃度為標(biāo)準(zhǔn)，探索酶再利用過程中RUN 2 新鮮纖維素酶的最佳添加量，結(jié)果見圖4 所示。當(dāng)實(shí)驗(yàn)中補(bǔ)加新鮮纖維素酶的劑量分別為0%、30%、60%、90%、100%時(shí)，所得的葡萄糖和總糖濃度。當(dāng)不外加新鮮的纖維素酶（0%），只利用附著在酶解殘?jiān)细街睦w維素酶進(jìn)行酶解時(shí)，測得葡萄糖和總糖濃度分別為35.33 g/L 和50.81 g/L，這表明附著在殘?jiān)系睦w維素酶對底物有酶解作用。隨著新鮮纖維素酶添加量的增加，酶解得到的糖濃度逐漸接近RUN 1 的量，當(dāng)新鮮酶添加量為90%，得到葡萄糖和總糖濃度分別為47.68 g/L 和62.11 g/L，與RUN 1 得到的糖濃度（葡萄糖47.22 g/L，總糖60.61 g/L）相似，因此，可以確定附著在殘?jiān)系睦w維素酶起到10%的酶解效能。由此，每個(gè)循環(huán)以10%來減少新鮮纖維素酶的添加量。

圖4 纖維素酶再利用過程酶添加量的優(yōu)化

2.5 附著酶再利用次數(shù)對CRULA 酶解的影響

按照優(yōu)化的酶加入量，進(jìn)行了5 次酶解殘?jiān)街w維素酶再利用實(shí)驗(yàn)。結(jié)果如圖5 所示，RUN 1、RUN 2和RUN 3 的糖濃度逐漸微量增加，但從RUN 4 開始糖濃度有所減少，RUN 5 葡萄糖和總糖濃度分別為48.00 g/L 和60.92 g/L，但仍高于RUN 1 的47.22 g/L 和60.61 g/L。原因可能是隨著附著酶回用次數(shù)的增加，前幾次酶解剩余殘?jiān)鄯e到后續(xù)循環(huán)中，造成其底物濃度增加，影響了酶解過程的傳質(zhì)效率，致使糖濃度略微下降。從RUN 5 獲得的糖濃度與RUN 1 相似來看，表明固體附著纖維素酶五次循環(huán)再利用是可行的，既能滿足糖的濃度又能減少新鮮酶的添加量，新鮮纖維素酶添加量從RUN 1 的100%降低至60%，節(jié)省了40%的新鮮酶，大大降低了酶的成本。

圖5 固體附著纖維素酶再利用循環(huán)次數(shù)對木薯殘?jiān)庑实挠绊?/p>

2.6 附著酶再利用次數(shù)對抑制物的影響

為了進(jìn)一步考察附著纖維素酶再利用過程對抑制物濃度的累積情況，測定了RUN 1 至RUN 5 酶水解液中甲酸、乙酸、5-HMF 和糠醛濃度，結(jié)果見圖6 所示。隨著附著酶再利用循環(huán)次數(shù)的增加，乙酸、5-HMF和糠醛濃度逐漸增加，RUN 5 的乙酸、5-HMF 和糠醛分別為0.599、0.034 和0.044 g/L，從RUN 1 到RUN 5分別增加了7.06%、17.53%和30.27%，而RUN 5 甲酸為0.240 g/L，回用時(shí)含量基本沒有變化。以上數(shù)據(jù)表明在酶解殘?jiān)街富赜脮r(shí)，抑制物會(huì)隨著殘?jiān)粠氲较乱淮窝h(huán)中，致使抑制物累積增加，但是由于這些抑制物的濃度很低，對發(fā)酵過程沒有抑制作用。資料表明[19-20]，甲酸、乙酸、5-HMF 和糠醛對發(fā)酵的抑制濃度分別為9.2、12、5 和2 g/L。木薯渣采用超低酸預(yù)處理?xiàng)l件溫和，抑制物濃度很低，非常有利于殘?jiān)街傅幕赜谩?/p>

圖6 固體附著纖維素酶再利用循環(huán)次數(shù)對抑制物濃度的影響

2.7 酶水解液的發(fā)酵

以純葡萄糖發(fā)酵培養(yǎng)基為對照組，使用酵母（bio-57391）評估酶解液發(fā)酵乙醇的可行性，同時(shí)探究酶解液中抑制物對發(fā)酵的影響，結(jié)果見圖7a 和7b 所示。在發(fā)酵初期，純葡萄糖培養(yǎng)基和酶解液產(chǎn)乙醇的速率有較大差異，由表2 可知，酶水解液在6 h 和12 h 內(nèi)乙醇產(chǎn)生速率分別為0.14 和0.35 g/(L·h)，而純葡萄糖發(fā)酵培養(yǎng)基的則分別為1.64 和1.61 g/(L·h)，純葡萄糖發(fā)酵乙醇速率遠(yuǎn)大于酶解液1，表明在發(fā)酵前期，酶解液中的抑制物對發(fā)酵速率有抑制作用。從圖7b 和7c 中可知，纖維素酶回用實(shí)驗(yàn)所得酶解液（酶解液5）在6 h 和12 h 內(nèi)乙醇產(chǎn)生速率分別為0.12 和0.23 g/(L·h)，低于酶解液1 的乙醇產(chǎn)生速率，這表明附著酶回用五次后由于抑制物濃度的累積對發(fā)酵的抑制作用加大。發(fā)酵24 h 后，酶解液1 和酶解液5 乙醇濃度達(dá)到最大分別為21.67 g/L 和21.52 g/L。理論上1 g 葡萄糖發(fā)酵產(chǎn)生0.51 g 乙醇[23]，實(shí)驗(yàn)中酶解液1 和酶解液5發(fā)酵后每克葡萄糖產(chǎn)生的乙醇量分別為0.46 g/g葡萄糖和0.45 g/g葡萄糖，分別為理論乙醇得率的90.21%和88.24%。從圖7b 和7d 可以看出，未處理木薯渣得到乙醇最大濃度為10.53 g/L，小于預(yù)處理殘?jiān)?1.67 g/L，表明ULA 預(yù)處理工藝對提高木薯渣乙醇產(chǎn)量具有積極作用。

表2 釀酒酵母利用酶解液1、酶解液5、CR 酶解液和純葡萄糖（對照）發(fā)酵生產(chǎn)乙醇

圖7 木薯殘?jiān)附庖?、酶解液5、CR 酶解液以及純葡萄糖（對照）發(fā)酵生產(chǎn)乙醇

2.8 物料平衡分析

圖8 為最佳工藝條件下預(yù)處理木薯渣、酶解以及發(fā)酵產(chǎn)乙醇的物料平衡分析。從圖8 可以看出，100 g木薯渣中含有65.54 g 葡萄糖，經(jīng) 0.17%（w/w）H2SO4，160℃下預(yù)處理22 min，預(yù)處理液中含35.17 g 葡萄糖，殘?jiān)惺Ｓ?5.85 g 葡萄糖，故經(jīng)過預(yù)處理后預(yù)處理液中葡萄糖得率為53.66%；將預(yù)處理殘?jiān)c639 mL 的預(yù)處理液（含有12.48 g 葡萄糖）按照固液比1∶15 進(jìn)行酶解反應(yīng)，得到30.16 g 葡萄糖，表明殘?jiān)附夂蟮玫?7.68 g 葡萄糖，故經(jīng)過預(yù)處理和酶解后葡萄糖總得率為80.64%。再將酶解液按照10%（V/V）接種量接入釀酒酵母進(jìn)行發(fā)酵，得到乙醇產(chǎn)率為13.84%，與陳紅梅等[24]用H2SO4催化和自催化乙醇法預(yù)處理麥稈后發(fā)酵生產(chǎn)乙醇的得率（10.4%和11.6%）結(jié)果接近，表明ULA 預(yù)處理木薯渣生產(chǎn)乙醇的技術(shù)路線是可行的。

圖8 最佳工藝條件下ULA 預(yù)處理木薯渣、酶解以及發(fā)酵產(chǎn)乙醇的物料平衡分析

3 結(jié)論

1）木薯渣超低酸預(yù)處理后的殘?jiān)麮RULA酶解實(shí)驗(yàn)可知：纖維素酶70 FPU/g底物、固液比1∶15 和酶解時(shí)間12 h 的最優(yōu)預(yù)處理?xiàng)l件下，酶解后葡萄糖得率為80.64%，比未經(jīng)預(yù)處理的木薯渣酶解糖化效率（51.22%）好；以CRULA和部分預(yù)處理液的酶解液為發(fā)酵培養(yǎng)基進(jìn)行乙醇發(fā)酵，乙醇最大濃度為21.67 g/L，乙醇得率為0.46 g/g葡萄糖，為理論乙醇得率的90.21%，乙醇產(chǎn)率為13.84%。

2）對固體殘?jiān)街w維素酶再利用實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，附著酶循環(huán)五次，第五次循環(huán)（RUN 5）得到的糖濃度與RUN 1 相似，纖維素酶的加入量可以從70 FPU/g底物（RUN 1）下降到42 FPU/g底物（RUN 5），節(jié)省了40%的新鮮纖維素酶；附著酶再利用時(shí)抑制物乙酸、5-HMF 和糠醛的濃度有小幅增加，但未對發(fā)酵過程有影響。