热碱预处理对菊芋茎秆组成和酶水解影响

为了深入了解菊芋茎秆用于生物能源转化的潜力,在对菊芋茎秆的全秆、韧皮以及髓芯的组成分析基础上,采用不同浓度的NaOH在121℃对菊芋茎秆进行预处理,并对预处理后的茎秆进行酶水解.结果表明:菊芋茎秆具有较高木质素含量(32.0％),且韧皮中木质素含量最高;茎秆中碳水化合物总含量与传统农作物秸秆相当,但纤维素含量相对较高(40.5％),半纤维含量相对较低(19.6％).经不同浓度NaOH预处理后,相对于未处理茎秆,全秆、韧皮以及髓芯中木质素含量分别降低13.1％-13.4％、8.3％-13.5％和19.9％-27.2％,半纤维素含量分别降低了87.8％-96.9％、87.6％-95.0％和74.0％-90.2％.纤维素含量在全秆、韧皮和髓芯中相应增加了56.5％-60.2％、52.2％-55.4％和62.7％-73.2％.酶水解的结果显示,增加预处理过程中NaOH的浓度,全秆和韧皮的水解率可被提高2.3-2.6倍和10.3-18.5倍.虽然热NaOH预处理可以有效地改善髓芯水解性能,但经过高浓度的NaOH(2.0 mol/L)预处理,髓芯的水解性能下降明显.由此可见,菊芋用于生物能源转化技术中,热碱法可较好地适用于菊芋秸秆预处理.提高碱浓度,有利于半纤维素和木质素的去除,并实现酶水解糖化产率的提高.但鉴于碱浓度过高会造成髓芯糖产率降低,热碱预处理菊芋秸秆工艺条件需进一步优化.