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2012 Vol.31 No.11 Serial No.248
China Brewing
响应面法微波预处理稻草秸秆产还原性糖的优化研究
刘海臣"，刘猛，郑其鑫
（1.中国矿业大学化工学院，江苏徐州221116;2.陕煤集团铜川矿业公司，陕西铜川727000）
Research Report
摘要：利用响应面法对微波预处理霜草秸秆进行了条件优化，并对诸因素影响的显著性进行分析，结果表明：微波功率和微波加热时间的交互影响较为明显，各因素影响的显著性依次为微波功率和微波加热时间的交互作用>液固比>激波加热时间>微波功率。最佳优化条件为液固比29:1、微波加热时间5min、微波功率320W，此对还原糖浓度为360.5μg/mL，为研究结果中最高，该结果与只经机
械粉碎时的237.4μg/mL相比其还原糖浓度提高了51.8%。关键词：响应面法：微波预处理；稻草秸秆；还原糖
文献标识码：TQ223.12
中图分类号：A
文章编号：0254-5071(2012)11-006604
Optimization of microwave pretreatment of rice straw on reducing sugar with response surface method
LIU Haichen', LIU Meng',ZHENG Qixin
(1.School of Chemical Engineering and Technology, China University of Mining &Technology, Xuzhou 221116, China;
2.Tongchuan Mining Industrial Corporation, Shanmei Group, Tongchuan 727000, China)
Abstract: Process conditions of microwave pretreatment of rice straw on reducing sugar were firstly optimized by response surface method and sig nificance of impact factors was analyzed. The results showed that the interaction between microwave power and heating time is the most significant, and the order of other factors was the ratios of liquid and solid>microwave power>microwave heating time. And the optimum conditions are: ratio of liquid and solid 29:1, heating time 5min, microwave power 320W and concentration of reducing sugar is 360.5μg/ml, which is up to 51.8% higher than that of only with mechanical crushing pretreatment
Key words: response surface method; microwave pretreatment; rice straw; reducing sugar
人类面临着能源危机和环境污染危机的双重挑战，如能将大量的农业废弃物转化成可发酵糖进而制备纤维素乙醇意义重大。由于秸秆结构复杂，纤维素被木质素和半纤维素紧紧包围，具有高结晶度和难溶性等特点，这使其与催化剂或酶的接触困难，不易水解。需要适当的预处理方法来解决秸秆纤维素不易水解的难题，当前文献报道的多数预处理方法成本偏高，且有可能造成二次污染1。
以稻草秸秆为原料，从机械粉碎、微波处理等方面研
究了预处理对稻草粉酶解的影响。由于微波加热时间与微波功率之间交互影响较大(90，故采用响应面分析法来确定微波预处理方法下的最优条件，为稻草粉预处理提供了一个新的研究方向。其中微波预处理是本研究的重点，该法与蒸汽爆破法及酸碱法相比具有节能环保，生产效率高的优点[-1]。
1材料与方法 1.1实验材料
稻草秸秆，取自中国矿业大学文昌校区附近农家，经烘于粉碎筛分后测量主要成分为纤维素35.4%，半纤维素 25.6%，木质素12.8%，灰分13.2%，其他组分13.0%，与其均值相差不大。
纤维素酶：活力单位15000U/g，国药集团化学试剂有限公司提供。
收稿日期：2012-08-17
1.2实验方法
1.2.1还原糖浓度的测定方法
还原糖浓度的测定：从不同预处理方法处理过的稽草粉样品中，分别称取0.05g样品，加入试管中，然后依次加入2.5mL酶活单位为30U/mL的纤维素酶溶液和2.5mL柠橡酸柠橡酸钠缓冲液。接着将其放入设置条件为50℃、 150r/min的恒温水浴摇床中，酶解1h。最后将酶解液用滤纸快速过滤，采用3，5-二硝基水杨酸(DNS)法测定酶解液
中的还原糖浓度。 1.2.2试验方法
将稻草粉烘干后，用粉碎机进行粉碎，然后用筛子
分别筛出20目以下、20目（830um）~32目（500μm）、32目(500μm）~60目（250μm）60目（250μm）~120目（120μm） 120目以上5个粒径级别。测5种不同粒径大小下稽草粉对应的还原糖浓度(CRed)，确定最佳的粉碎粒径。
取32目（500μm）~60目(250μm）粒径的稻草粉，对液
周比、微波功率、微波加热时间3个因素进行研究。采用的微波炉为格兰仕WD800G，其输出功率800W，有5种火力调节，分别为20%（160W）、40%（320W）、60%（480W）、80%(640W)、100%（800W)。
采用响应面分析法研究微波加热时间与微波功率之
间的交互影响，确定微波预处理方法下的最适条件
基金项目：全国优秀博士论文专项资助项目(200144)：中国矿业大学科研基金项目(0H061053) 作者简介：刘海臣，男，河南商丘人，副教授，主要从事生物质能源的转化工作。