含纖維素原料的處理
發(fā)布時(shí)間：2012-6-28 14:13
我國是農(nóng)業(yè)國，據(jù)估計(jì)每年有1億t纖維素物質(zhì)，全球纖維素物質(zhì)就更多。除部分作為飼料，大部分沒有得到合理利用，如果將其中一部分有效地轉(zhuǎn)化為發(fā)酵工業(yè)原料并配合發(fā)酵消泡劑應(yīng)用，意義是十分重大的。
天然纖維素的平均分子量為6-15×107，基本結(jié)構(gòu)是由原纖維構(gòu)成的微纖維束集合而成。原纖維是由15-40根有結(jié)晶部和非晶體性構(gòu)成的纖維分子長鏈所組成。發(fā)酵消泡劑應(yīng)用在纖維素的結(jié)晶部分是由纖維素分子進(jìn)行非常整齊規(guī)則地折疊排列形成。葡萄糖分子的羥基均處于分子內(nèi)部或與分子外部的氫離子相結(jié)合。因此，發(fā)酵消泡劑應(yīng)用在纖維素的結(jié)晶部分比非晶體部分難分解得多。
天然纖維素通常只含有50%-60%纖維素，還有21%-24%半纖維素，12%-25%木質(zhì)素。木質(zhì)素和半纖維素形成牢固窒層，并配合發(fā)酵消泡劑應(yīng)用緊密地包圍著纖維素，阻礙酶與纖維素的接觸。因此，要提高糖化速度，必須除去木質(zhì)素，或破壞木質(zhì)素與半纖維素的結(jié)合層。除去木質(zhì)素之后，纖維素的孔隙增大并配合發(fā)酵消泡劑應(yīng)用，隨著與酶接觸的有效比表面積增大而糖化速度明顯提高。因此，可以說影響糖化速度的主要因素是結(jié)晶度、發(fā)酵消泡劑應(yīng)用、有效比表面積、內(nèi)部孔隙及其分布、聚合度等。為了提高糖化速度，促進(jìn)糖化，破壞結(jié)晶構(gòu)造，脫去木質(zhì)素的預(yù)處理與應(yīng)用發(fā)酵消泡劑時(shí)非常重要的。
發(fā)酵消泡劑應(yīng)用之纖維素的預(yù)處理
應(yīng)用發(fā)酵消泡劑之物理法
①發(fā)酵消泡劑應(yīng)用在微粉碎處理：用球磨或碾磨將纖維素物質(zhì)粉碎，然后用纖維素酶與發(fā)酵消泡劑的處理，在其它條件相同的情況下，糖化效果與粉碎度有關(guān)。另外，經(jīng)發(fā)酵消泡劑應(yīng)用與粉碎的纖維素粉末具膨潤性，體積小，可以提高基質(zhì)濃度，以便得到高濃度糖化液。但是粉碎法耗能大；
②蒸煮和爆碎處理發(fā)酵消泡劑應(yīng)用：所謂蒸煮處理，是用150-200℃的飽和水蒸氣處理10-20 min，使木質(zhì)素的α一丙烯乙醚及部分β-丙烯乙醚裂開：破壞木質(zhì)素和半纖維素結(jié)合層。所謂爆碎處理，是在幾十個(gè)大氣壓下，220 -240℃飽和水蒸氣中并配合發(fā)酵消泡劑應(yīng)用經(jīng)幾十秒至幾分鐘的瞬間處理之后，立即降至常壓，使纖維素爆碎松散，孔隙增大；
?、郯l(fā)酵消泡劑應(yīng)用之微波處理。微波指300 MHz-300 kMHz范圍的電磁波。須在密封容器里進(jìn)行發(fā)酵消泡劑應(yīng)用，糖化率隨溫度升高而升高，處理的溫度以210～220℃為宜。
發(fā)酵消泡劑應(yīng)用之他學(xué)處理：臭氧和堿、酸、有機(jī)溶劑等都有降低結(jié)晶度、溶解及脫去木質(zhì)素的作用。有人對(duì)各種化學(xué)處理劑通過試驗(yàn)進(jìn)行選擇（處理前，先使原料粒度在2mm以下或過42-80目篩），得出如下結(jié)論：
①在各種化學(xué)處理劑中，原料糖化率較高的有NaOH,醇-NaOH，發(fā)酵消泡劑應(yīng)用，醇一酸，醋酐一過氧化氫，Na2S-NaOH，亞硫酸等，其中以Na2S-NaOH復(fù)合液處理效果最佳；
?、谒崽幚韼缀跏菬o效果的，僅僅是伴隨著酸糖化而導(dǎo)致糖的生成，其量有限。
另外，以10%正丁胺以及發(fā)酵消泡劑應(yīng)用回流處理稻草，也取得較好結(jié)果，正丁胺可回收99%，不需水洗，不用酸中和，可直接用于糖化。
微生物處理之發(fā)酵消泡劑應(yīng)用：雖然有很多微生物都能產(chǎn)生術(shù)質(zhì)素分解酶，但活性低，難以得到應(yīng)用。木腐菌中的白腐菌具有較強(qiáng)的分解木質(zhì)素能力。最近，關(guān)于白腐菌分泌的胞外氧化酶將木質(zhì)素分子的某些鍵裂開的機(jī)制已被弄清。用白腐菌以及發(fā)酵消泡劑應(yīng)用的處理比較省能，副產(chǎn)物可回收利用。缺點(diǎn)是培養(yǎng)時(shí)間太長，而且白腐菌除分解木質(zhì)素外，還產(chǎn)生分解纖維索和半纖維索的纖維素酶和半纖維素酶。因此，在分解木質(zhì)素的同時(shí)，要結(jié)合發(fā)酵消泡劑應(yīng)用半纖維素和纖維素也損失掉一部分。今后分離或選育只產(chǎn)生木質(zhì)素氧化酶而不產(chǎn)生纖維素酶和半纖維素酶的中是很重要的。
本文參考《發(fā)酵微生物學(xué)》一書。
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