酸性电解水爆破处理灵芝废段木效果研究

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发表时间:2022-08-30 16:06

道地灵芝的栽培方式为段木栽培,随着灵芝产业的不断壮大,每年因种植灵芝而产生的废段木数量可观。自然界中灵芝菌属白腐菌,是一类的木质素降解微生物,其可降解木质素为CO2和H2O,还可以选择降解部分半纤维素。灵芝废段木中除少量半纤维素和木质索外,主要成分是未被利用的纤维素。若采用适当的技术方法将这些被废弃的灵芝废段木进行处理,将其中高含量的纤维素进行分离提取,可以作为纤维素乙醇等生化产品的潜在木质纤维原料。这样不仅可以为当地带来新的经济增长点,更重要的是弥补了灵芝种植产业中段木废弃带来的环境污染。

废段木的生物转化过程主要有2个环节,首先是对废段木进行预处理,其次是将原料中的纤维素、半纤维素水解为可被发酵利用的糖。由于木质纤维素内致密复杂的天然结构及纤维素结晶阻碍了纤维素酶对纤维素的水解,因此需要采用合适的预处理方法提高纤维素的酶解效率。

木质纤维原料预处理的方法主要有物理法、化学法、生物法等,其中蒸汽爆破预处理方法是近年来研究应用较多的一种方法。蒸汽爆破是直接用高压水蒸气对木质纤维素原料进行蒸煮,然后瞬间释放至常压而产生爆破效果。蒸汽爆破预处理能实现木质纤维素原料的组分分离和结构改变,从而进一步提高原料的酶水解效率。

酸性氧化电位水(简称EOW),又称酸性电解水,含有低浓度有效氯,pH值在2~3,氧化还原电位(ORP)大于1100mV,具有较强的氧化能力和快速杀灭微生物作用的一种消毒剂。

文献《酸性电解水爆破处理灵芝废段木效果研究》中,作者基于酸性电解水蒸汽爆破预处理灵芝种植废段木组分溶出及酶解效果的考察,通过单因素试验及正交试验确定了反应的条件,并在此基础 上进行了酶解效果考察验证。实验结果表明温度、时间酸性电解水pH值都是影响处理效果的主要因素,酸性电解水蒸汽爆破处理灵芝废段木的**条件为爆破温度180摄氏度、酸性电解水pH1.8、爆破时间60s、预煮液固比为20:1(mL:g),此时半纤维素的去除率为94.20%,纤维素的溶出率为 12.57%;经酸性电解水爆破处理后酶解率达86.40%,分析其主要原因可能是由于强酸性电解水爆破处理能够有效破坏灵芝废段木纤维素结晶状态,从而明显提高了纤维素酶酶解效果。酸性电解水爆破前蒸煮使得酸性水浸透段木组织内部,高温高压环境下,在酸性电解水强酸性和强氧化作用下,半纤维素降解为可溶性聚糖或单体溶出,随后瞬间爆破使得组织内部液态瞬间汽化破坏残留纤维素的结晶结构,提高纤维素酶的酶解效率,整个过程能耗低、无其他试剂添加,利于工业化推广应用。


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