預(yù)水解的方法有酸預(yù)水解、堿預(yù)水解、熱水預(yù)水解和飽和蒸汽預(yù)水解等，其中熱水預(yù)水解最具環(huán)保和成本優(yōu)勢(shì)。熱水預(yù)水解即自催化預(yù)處理，在高溫?zé)崴邪肜w維素因乙�；到獬梢宜岫呋陨斫到�。人們對(duì)熱水預(yù)水解去除半纖維素的工藝規(guī)律已有較清楚的認(rèn)識(shí)。但對(duì)熱水預(yù)水解過(guò)程中產(chǎn)生的多種二次降解物的產(chǎn)生規(guī)律及其發(fā)酵抑制作用規(guī)律的研究尚不夠。本課題探究了麥草熱水預(yù)水解過(guò)程中糖類（阿拉伯糖、半乳糖、葡萄糖和木糖）和發(fā)酵抑制物（甲酸、乙酸、5-HMF）的生成規(guī)律，同時(shí)建立了木糖生成的二次多項(xiàng)式數(shù)學(xué)模型，為麥草水解液的后續(xù)應(yīng)用提供技術(shù)和理論依據(jù)。
水解溫度對(duì)糖類與發(fā)酵抑制物生成的影響
通過(guò)離子色譜和高效液相色譜檢測(cè)水解時(shí)間60min、固液比1：12、水解溫度160-180℃的水解液中阿拉伯糖、半乳糖、葡萄糖、木糖、甘露糖的含量，結(jié)果如圖1所示。從圖1中可以看出，阿拉伯糖、半乳糖、葡萄糖含量遠(yuǎn)小于木糖的含量，沒(méi)有檢測(cè)到甘露糖的存在。其中阿拉伯糖和葡萄糖的含量隨著水解溫度的升高逐漸降低，半乳糖的含量基本不變。
甲酸、乙酸、5-羥甲基糠醛（5-HMF）、糠醛的含量，結(jié)果如圖2所示。從圖2中可以看出，甲酸、乙酸、5-HMF和糠醛的生成量都會(huì)隨著水解溫度的升高逐漸升高。
水解時(shí)間對(duì)糖類與發(fā)酵抑制物生成的影響
通過(guò)離子色譜和高效液相色譜檢測(cè)水解時(shí)間30-150 min、固液比1：12、水解溫度170℃的水解液中阿拉伯糖、半乳糖、木糖、葡萄糖、甘露糖的含量結(jié)果如圖3所示。從圖3中可以看出，阿拉伯糖的含量隨著水解時(shí)間的延長(zhǎng)逐漸降低，說(shuō)明阿拉伯糖在短時(shí)間內(nèi)大部分水解后逐漸降解成其他物質(zhì)，而葡萄糖和半乳糖的生成量基本不變。
甲酸、乙酸、5-HMF和糠醛的含量結(jié)果如圖4所示。從圖4中可以看出，甲酸與5-HMF的生成量隨著水解時(shí)間的延長(zhǎng)沒(méi)有明顯變化，而乙酸和糠醛的生成量隨著水解時(shí)間的延長(zhǎng)逐漸升高。
木糖生成模型的建立與檢驗(yàn)
利用Design Expert軟件進(jìn)行多
回歸擬合，獲得響應(yīng)值木糖回收率R對(duì)影響木糖生成量的關(guān)鍵因素為固液比A、水解時(shí)間B和水解溫度C的二次多項(xiàng)式回歸模型。
為了驗(yàn)證木糖生成模型的有效性，在固液比1：11.67、水解時(shí)間57.76min和水解溫度173. 93℃條件下進(jìn)行了5組模型驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，其結(jié)果見(jiàn)表5。
由表5可知，木糖生成的預(yù)測(cè)值與實(shí)際值相近，相對(duì)誤差均在2%以下，表明應(yīng)用響應(yīng)面法優(yōu)化麥草熱水預(yù)水解過(guò)程中木糖生成條件的關(guān)鍵因子是可行的。
熱水預(yù)水解過(guò)程中，隨著水解溫度（160-180℃）的升高，阿拉伯糖和葡萄糖的生成量降低，半乳糖的生成量不變，木糖生成量先升高再降低，所有發(fā)酵抑制物的生成量都會(huì)升高。隨著水解時(shí)間（30-60min）的延長(zhǎng)，阿拉伯糖的生成量降低，葡萄糖和半乳糖的生成量基本不變，木糖的生成量先升高后降低，發(fā)酵抑制物中乙酸和糠醛的生成量升高，甲酸和5-羥甲基糠醛的生成量基本不變。
責(zé)任編輯：葛鴻燕
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