白酒丢糟的酸酶联合水解糖化工艺.pdf

第29卷第5期农业工程学报Vol.29No.5
2013年3月TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineeringMar.2013243

白酒丢糟的酸酶联合水解糖化工艺

任海伟1,2，李金平2※，张轶1，李志忠1，
尹建波3，王晓梅3，申永前3，石进才4
（1.兰州理工大学生命科学与工程学院，兰州730050；2.兰州理工大学能源与动力工程学院，兰州730050；
3.兰州理工大学材料科学与工程学院，兰州730050；4.甘肃金徽酒股份有限公司，陇南742308）

摘要：为充分利用白酒丢糟资源，探讨了酸酶联合水解法对其进行糖化以获得可发酵糖的可行性。以木糖和还
原糖浓度为指标，研究温度、固液比、混合酸浓度和时间等因素对酸解效果的影响；在此基础上分析纤维素酶对
酸解残渣(AHR)的酶解历程，并利用扫描电镜(SEM)、红外光谱(FTIR)和X-衍射(XRD)技术考察不同水解阶段丢糟
的结构特性变化。结果表明，丢糟在温度为100℃、固液比为1:12g/mL和酸浓度为2.0%的条件下经混合酸水解
120min可获得59.32g/L还原糖和6.49g/L木糖，该酸解阶段的半纤维素和纤维素转化率分别为77.38%和62.50%，
木质素溶出率为43.50%。AHR在纤维素酶用量为4000U/g原料、温度为45℃和pH值为4.8的条件下继续作用
2.5h可获得13.27g/L还原糖，该酶解阶段的纤维素转化率为66.67%，酶解率高达90.73%。结构特性研究表明，
水解作用前后的丢糟形貌结构变化明显，孔隙率和比表面积增加，有利于纤维素酶对AHR中纤维结晶区的作用。
FTIR和XRD结果显示，水解前后的特征组分所对应的吸收峰强度发生了变化，相对结晶度逐渐提高。白酒丢糟
经酸酶联合水解作用转化为可发酵糖具有可行性。该研究可为丢糟生物质发酵制备乙醇提供理论基础。
关键词：糖化，水解，酸，酶，木糖，还原糖，白酒丢糟
doi：10.3969/j.issn.1002-6819.2013.05.032
中图分类号：TS261.9;TQ353.6;TQ920.9文献标志码：A文章编号：1002-6819(2013)-05-0243-08

任海伟，李金平，张轶，等.白酒丢糟的酸酶联合水解糖化工艺[J].农业工程学报，2013，29(5)：243－250.
RenHaiwei,LiJinping,ZhangYi,etal.Saccharificationfordistiller’sgrainsbasedoncombinedhydrolysiswithacidand
enzyme[J].TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineering(TransactionsoftheCSAE),2013,29(5):243
－250.(inChinesewithEnglishabstract)

含有丰富的纤维素和半纤维成分，是极具开发潜力
0引言
的木质纤维素类生物质，通过降解可以转化为以木
随着石油资源的日益枯竭，纤维素乙醇的开发糖、葡萄糖为主的戊糖和己糖混合糖液。若能将其
不仅有助于减少对石油、天然气等不可再生资源的作为碳源，替代粮食或糖基原料用于微生物发酵制
依赖，还可减轻地球温室效应。中国是白酒生产和备乙醇，既不会影响粮食供给安全，又可降低乙醇
消费大国，2011年全国白酒产量约1000万t，酿生产成本，还可实现白酒丢糟资源的综合利用[1]。
酒产生的副产物丢糟量约2.5～3万t。目前，白酒木质纤维素生产乙醇的工艺一般分为原料预处
丢糟除了直接用作家畜饲料外，还可用于生产有机理、水解糖化、微生物发酵和乙醇精馏4个步骤[2]。
肥、蛋白饲料、食用菌、燃料棒、活性炭、食醋等，水解糖化主要有酶水解、酸水解、超/亚临界水液化
但仍无法全部转化庞大的丢糟资源。因此，研究新等方法[3-4]。超/亚临界水液化技术具有反应速率快、
的转化工艺是有效利用丢糟资源的重要途径。丢糟无溶剂污染、转化率高等优点，但目前在技术上还
不成熟[5]。酶水解反应条件温和、影响发酵抑制物
的副反应少，但也存在对原料处理要求高、酶制剂
收稿日期：2012-09-18修订日期：2013-02-25
基金项目：国家科技支撑计划项目(2011BAD15B03)；国家科技部星火成本高等缺点。酸水解被认为是最容易实现商业化
计划重点项目(2010GA860004)；陇原青年创新人才扶持计划项目的生产工艺。稀酸对生物质进行处理可以将半纤维
(09-0165)；兰州理工大学红柳青年教师培养计划(Q201207)；甘肃省自素有效降解为以木糖为主的可发酵糖，并能大大提
然科学基金项目(20