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摘 要

木质纤维素原料酶水解后得到的水解液进一步过滤、脱色、离交、结晶可得到商品糖。稻草秸秆本身为棕褐色，水解后又有大量色素产生，水解液的颜色呈更深的褐色，使其在色泽上不易被人们所接受，影响糖产品感官品质和开发利用。本论文主要研究了稻草秸秆酶水解的脱色工艺，采用活性炭对稻草酶水解液进行脱色处理，采用单因素试验法，考查活性炭用量、脱色温度、脱色时间对水解液脱色率、总糖得率的影响。优化后的稻草酶水解液脱色最佳工艺为：采用粉末活性炭，活性炭用量为2%、脱色温度为70℃、脱色时间为40min。在此条件下脱色率为95.1%、含糖率为88.9%。

关键词：总糖得率，酶解液，脱色，活性炭

Abstract: Commercial sugar can be obtained from enzymatic hydrolysate of lignocellulose resources after further filtration, decolorization, ionexchange and crystallization. The color of the hydrolysate is dark brown because of the primary color of rice straw and pigment produced from hydrolysis of lignocellulose resources. The color is not easy to be accepted by people which affects the sensory quality and the development and utilization of sugar products. This paper mainly studied the technology of decolorization by activated carbon. Single factor experiments were conducted to obtain the best decoloring conditions. The influences of the dosage of activated carbon, decolorization temperature, adsorption time on hydrolysate decoloration rate and yield of total sugar were researched. The best decoloring conditions were obtained as followed: the powdered activated carbon was used, the dosage of activated carbon was 2%, decolorization temperature was 70 ℃, adsorption time was 40min under which the decoloration rate was 95.1% and the yield of total sugar was 88.9%.

Keywords: yield of total sugar, hydrolyzate, discoloration, activated carbon

目 录

1 绪论 4

1.1 选题背景和意义 4

1.2 文献综述 4

2 稻草碱水解液脱色工艺的研究 5

2.1 实验材料与方法 5

2.1.1 实验材料及实验设备 5

2.1.2 实验方法 5

2.1.3 实验设计及步骤 8

2.1.4 数据处理及分析 9

结 论 19

参　考　文　献 20

致 谢 21

1 绪论

1.1 选题背景和意义

在我国，稻草秸秆是产量庞大的秸秆生物质资源，每年产量约1.15亿吨^[1]。然而，秸秆焚烧一直以来是一件比较棘手的问题，焚烧产生大量的CO₂并且带来了雾霾的危害。将水稻秸秆转化成容易利用的单糖可以解决环境问题，还能产生良好的经济效益。

秸秆经过葡萄糖酶水解过后，能够得到含有多糖的酶水解产物，稻草也不例外。其在经过葡萄糖酶水解后，产生了含有葡萄糖的稻草酶水解液。我国的秸秆资源十分丰富，可利用的生物质原料每年总量可达20亿吨以上，其中大部分都尚未被利用，有些甚至还造成周围环境的污染^[2]。因此，有效利用秸秆生物质发展生物能源，不仅可以解决人类面临的能源危机，还可以充分利用自然资源实现废物利用，缓解粮食危机，同时还能减少CO₂排放，改善环境问题。对于缓解当今世界环境、能源、生态问题所带来的压力具有重大意义。

1.2 文献综述

木质纤维素主要成份为纤维素(40%~60%)、木素(10%~25%)及半纤维素(20%~40%)。半纤维素是由两种或两种以上的单糖基组成的不均一高聚糖，大多带有侧链，平均聚合度接近200。植物的半纤维素主要由D–木糖、D–甘露糖、D–葡萄糖、D–半乳糖、L–阿拉伯糖、4–O–甲基–D–葡萄醛酸和乙酰基组成，有些植物的半纤维素中还含有L–鼠李糖或者少量的L–岩藻糖^[3]。其中非木材植物原料中的半纤维素主要是聚阿拉伯4–O–甲基葡萄糖醛酸木糖。

纤维素的酶水解是利用纤维素酶使纤维素，半纤维素转换为可以被利用的葡萄糖和戊糖，碱预处理具有良好的木质素脱除效果，可以打开纤素和纤维与木素之对碱稳定的酯键，从而使纤维膨胀,溶解部分果胶、木质素和半纤维素等低分子杂质，进而提高秸秆的消化率。使酶水解糖化率显著提高。

对经过葡萄糖酶水解的酶解液进行进一步过滤、脱色、离交、结晶得到糖。然而水稻本身为棕褐色。碱性条件下水解后又有大量色素物质产生，水解液的颜色呈更深的褐色，使其在色泽上不易被人们所接受，影响产品感官品质和开发利用^[4-7]。

因此本研究采用试验和生产中常用的活性炭对其进行脱色处理。同时将为了水稻秸秆的糖含量采用了葡萄糖酶进行水解，将得到的水稻酶水解液作为脱色研究对象。活性炭具有成本低、脱色率高、脱色时间短等优点^[8]。本试验以稻草酶水解液为原料，以脱色率与含糖率为指标进行比较，优化确定稻草酶水解液脱色的最有工艺条件。

2 稻草酶水解液脱色工艺的研究

脱色处理是通过吸附剂孔壁上的大量的分子可以产生强大的引力，从而达到将有害物质吸引到孔径中的目的。同时，吸附剂吸附并不具有选择性，从而会使酶水解液中的含糖量降低。本实验用吸附剂为活性炭，活性炭吸附是应用最广，成本较低，效果较好的脱色方法。本试验采用活性炭脱色处理稻草酶水解液，重点讨论不同实验条件下对脱色率与含糖率效果的比较。通过测得的吸光度值来验证实验效果。

2.1 实验材料与方法

2.1.1 实验材料及实验设备

表2-1 本实验主要仪器设备及材料

名称及型号	厂家
UV1900系列紫外可见分光光度计	上海凤凰光学科仪有限公司
DK-600A电热恒温水箱	上海一恒科学仪器有限公司
T-214分析天平	DENVER INSTRUMENT
F20-H恒温反应器	上海申生科技有限公司
SKG电炉（红外电陶炉）	艾诗凯奇（中国）有限公司
盐酸（分析纯）	南京化学试剂有限公司
NaOH（分析纯）	南京化学试剂有限公司
葡萄糖（分析纯）	国药集团化学试剂有限公司
活性炭（颗粒）	天津市大茂化学试剂厂
活性炭（粉状）	江苏竹溪活性炭有限公司

2.1.2 实验方法

（1） 葡萄糖标准曲线绘制

1） DNS法测还原糖原理及DNS试剂的制备

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