秸秆纤维材料组分的测定方法比较

1、秸秆纤维材料组分的测定方法比较农作物秸秆各组分的结构和性广泛利用脳根据霧走务殂分的含駅为其充分利用奠定基础.主要有以下几种测定方法.1.2.1范式法范忧法是曲WnSot*捉出的定虽测宦纤维嘉、半纤維素和木成素作旺的方注是最早的能同时测定木顾纤錐素纽分含fi的方法该方法的原理星将样品在中性洗涤剂中煮狒占除兼白质、淀粉*脂肪和話.过健后的不襦戏酒包描半纤维素、纤堆素、陳不潯木质索和計酸盐称为中性抚涤纤鱗中件洗涤纤雉经酸性洗涤剂处理.过進右残渣包括纤維素、酿不溶木质素和硅酸盐称为酸性洗涤纤堆.竽纤堆素含JB为中性洗涤纤维与酸性洗涤纤维的差值.酸性洗涤纤维经72%浓硫酸水解后的过滤残潰为酸不溶木质盍和

2、硅酸盐，纤维索含虽:为酸性洗涤纤维与72%浓硫酸水解的残渣的差值。72绻浓硫酸水解的残渣经干燥、灰化，木质素的含虽:为尿化过程损失的iftffi.后VanSoest在前处理的过程加入制髙温淀粉酶、蛋白酶等进疔了改进，可是酶的使用不仅增加了成本也便方法复杂化。1.2.2王玉万法1987年王玉万问等提出木质纤维素固体基质发酵物中半纤维素、纤维素和木质素的定虽分析程序。此程序是将中性洗涤剂法、2M盐酸水解法、72%浓硫酸水解法、恵酗法比色定糖法、地衣酚比色定糖法的综介应用。具体步骤是：首先中性洗涤剂去除杂志，其次2MHCI将半纤维素水解，地衣酚比色法测定木糖的屋转换为半纤维素，然后加入72%H2SO

3、4将纤维素水解，用蔥酗比色法测定还原糖的G转化为纤维素，最后用差重法测定出木质素的虽.后在此基础I：薛惠琴等®用浓酸水解法测定了稻草秸秆中木质素和纤维素含虽.高效液相色谱法臾国国家可再生能源实验空J-2008年提出了测定结构性椭类和木质素的方法叭该方法是结合72%浓H2SO4水解法、高效液相色谱仪和差重法的综合应用,即先用72%浓H2SO4水解，再稀释为4%H2SO4水解，液相色谱测定濾液中冬种单糖的虽后进而转化为纤维素和半纤维素的量。用紫外分光光度计测定濾液中的酸洛木质素，酸不溢木质素为灰化前后的重量差值。测定方法的比较三种方法的测定原理相同.范式法由于屮性洗涤剂将脂肪、銀白质、淀

4、粉和果胶去除不完全，过滤困难且耗时.直接导致测定的半纤维素含虽偏高：王玉万法存在过枚水解耗时最多其次用2MHCI水解半纤维不完全.用72%浓H2SO4水解纤维素时.残余的半纤维素也彼水解，导致测定的纤维盍含址偏大，而半纤维素含址偏小：与英他两种方法相比，高嫂液相色谱法操作过程简单且可大批虽同时测定，且结果准确町靠。1.3L-乳酸简介乳酸的结构和性质乳酸(LacticAcid)又爼血轻基丙酸.分子式为CH、CH(OH)COOH是一种简单的畀葺酸乳嚴分子有旋光空是由于含手性礦原子L-乳酸为左旋体.D乳酸为右旋休,DL乳酸为消旋体(图14)*叫HOOCP°°Hrx-w图L型和D型

5、乳酸的结构式Fig-4ConslilutionulforniulaofL-lueticacidandD-laclieacid人和动物仅能合成L扎酸脱氢酚.因此只可以代谢L乳酸。在休内L-乳酸可彼分解为彖基酸和二竣基产物.而5乳酸不能或只能少虽彼代谢因此，L乳酸及其衍生物或聚介物具仃较好的生物相容性削。乳酸的化学性质相半活泼中是因为存在两个官能团一一兒基和炭基因此可以发生氧化、还原、酯化和缩合等反甌辻能制备汎酸盐和酯等。洛液屮乳酸浓度大P20%就会发:生门动脱水反应，且浓度越大门动脱水能力就越强.因此，可以乳酸为原料通过直接缩聚法或丙内吊开环聚合法制备聚乳酸.1.3.2L-乳酸的用途1.3.2.

6、1L乳酸在食品工业的应用L-乳酸具有稳定性和微酸性被广泛应用在住品中作假味剂、防腐剂和还原剂等其主耍彼添加在糖果、清凉饮料和糕点的生产和鱼肉、蔬菜的加工保藏。L-乳酸对人休无诉性被称为绝对安全的食品添加剂和调味剂.L乳酸的酸性温和.不改变食品木身的风味,还容易被人体吸收代谢.在啤酒酿造业中,L乳酸已代替确酸来调节pH值，且抑菌、改善口味，可以址论其保存期创。硬脂酰乳酸钙可以和面包面团的谷蛋白结合.因而被用作面团的改便剂。1.3.2.2L乳酸在医药工业中的应用L乳酸无希性和亲水性且能彼人体吸收.可以直接配成菊物。许多地方都用乳酸盐来消毒杀茵由J：其超强的消毎杀菌能力.复介的葡荀糖、猱基酸与L乳酸

7、、L-乳酸钠可治疗酸中讶及髙钾血症人体内的微虽金属元素可以由相应的乳酸盐药物来摄取。乳酸在化学工业中的应用L乳酸可用生产丙二醇、丙烯酸和二戊二酮等许多化工原料。除此此外，L-乳酸具有消泡的作用可生产耐热和耐火绝缘材料。L乳酸的衍生物在化学工业中的用途Z广是堆以细述的.乳酸钱可添加在反&动物的饲料中.从而把非蛋白氮转化为贵口质供人类食：乳酸乙酯是爼酒香味的主耍成分z：乳酸屮酯、乳酸丁酯及乳酸的底级酯和朋类是油漆、涂料树脂的的良好洛齐IJ，塑料的常塑剂和润滑剂,HMl.1.3.2.4L-乳酸在可生物降解材料中的应用近些年，随着坏境问題的频频出现，人们的坏保总识也越來越强。由$聚乙烯类塑料制

8、晶的大屋使用导致白色污染，为了解决这个问题.可降解塑料得到广泛应用。IlL乳酸为取休合诫的高分子化合物聚L-乳酸具何可塑性髙、柔韧性好、高透明度、无诉性、良好的生物相溢性还可被微生物降解利用。门然界中的微生物或动植物利用口身体内持殊种类的酶很容易将其代谢转化为CO?和水，显然是不会对环境造成破坏.因此聚乳酸是呆具右市场潜力的可生物降解材料门从备个国家限塑令颁布卄始，可生物降解塑料就称为了孑国科学家研究的焦点.这种可降解塑料的应用范禺相当之广，遍及我们生活的朴个角落，比如大棚薄膜、快餐盒、购物袋、家用孑种塑料制品等。为了缓解不可降解塑料造成的严电环境污染，在未來的发展中聚乳酸很可能成为唯一的塑料

9、叫聚乳酸也用在医用高分子材料中，这与聚乳酸的良好持性有关,具有良好的生物相容性，没仃诲性，理化性质较稳定，能破人体降解代谢还不产生刷作用.此外聚乳酸也用做尸术缝合线及药物缓释剂等.1.3,3L-乳酸的生产方法化学合成法化学合成法生产乳酸存乳睛法、丙酸法等许务途径。乳時法是最具市场前最的方法，矣国的Monsanto公司最早幵始采用乳睛法合成乳酸.该方法是以乙醉与氮幕徵在斑性常压条件下液相催化生成粗乳睛.粗乳睛蒸惴提纯后用浓HCI或H2SO4水解为粗乳酸，粗乳酸经酯化后水解生成乳酸。1.3.3.2酶法酶法包括2-瓠丙酸酶法和丙狗酸酶法°（1）2氯丙酸側转化法日本的木崎等人从恶臭假单胞菌细

10、胞中抽提纯化出L酶，并从暇单胞菌113细胞中抽提纯化得到DL鶴便其作用于底物DL-2-X丙酸，可得到D乳酸或L乳酸叫（2）丙翳酸酶法Hummel等人从混乱乳杆菌DSM20196菌体中纯化得到D乳酸脱氮酶，以丙酗酸为底物可得到D-乳酸微生物发酵法发酵法采用小麦、玉米等淀粉为原料.经过糖化酶的糖化作用和淀粉商的水解作用，然后通过微生物发酵将糖转化为L乳酸的生产方法.在能源短缺和环境汚染的今人，利用木质纤维素原料发酵生产L乳酸具仃重大意义。发酵L-乳酸的茵种为细菌和很寤前者为兼性厌氧或微好氧型发酵.后者为好氧型发酵。也见冇报道嗜热脂肪芽抱H俩和凝结芽他杆菌也可生产L-乳陂叭很据代谢产物的不同发酵法分

11、为同型乳酸发酵、异型乳酸发酵和女歧乳酸发酵。1.4L-乳酸生产工艺简介II前，生产木质纤维素燃料主要有分步糖化和发酵法（SHF）、同时糖化和发酵法（SSF）、同时糖化和共发酵法（SSCF）和联合生物加工（CBP）四种工艺.分步糖化和发酵法分步钢化和发酵法（SHP）是先用纤维素酶糖化水解木质纤维素生成葡萄糖.然后转移到不同的反应容器中进行发酵的工艺。其优点是糖化水解和发酵时两个独立的过程，因此可以在备门晟优的条件卜进行，纤维素側椭化水解的最适温度约45-C,进行发酵的微生物的最适温度约37（?其缺点是椭化水解产生的简荀糖、木糖和纤维二舸浓度的枳累会反馈抑制纤维素酶的活性，使得发酵过程转化率降低3

12、。研兀发现，纤维二糖对外切纤维素的仃強烈的抑制作用，而葡萄糖则对卩衙糖苜商产生强烈的抑制I。另外，外源纤维素的的引入直接提髙了发酵成本。Verma®等发现木质纤维盍糖化所需的酶在烟章叶绿体屮表达后，其酶活力大大提高，降低了木质纤维素发酵工业的成本.同步糖化和发酵法Gauss等提出的同步糖化和发酵法（SSF）弥补了两步法的不足。SSF是指糖化水解反应和发酵过程在相同容器内同时发生，即加入纤维素画后马上接种，使水解生产的简荀椭立即被微生物转化，从而消除糖浓度过高対纤维素酶的反馈抑制側用虽的降低和反应器的减少大大降低了投资成本3,也减少了SHF过程造成的污染。但SSF法存在糖化和发酵的用适

13、温度和pH不同的劣势.尤其温度的影响较显杆因此选抒耐高温的菌种和改进工艺是SSF法进一步发展的关键.此外，原料中半纤维素水解生产的木椭和阿拉伯椭也会对纤维盍的的活性造成抑制.还仃SS1；法也存在终产物的反馈抑制作用。同时糖化和共发酵法同时糖化和共发酵（SSCF）是将纤维素和半纤维素水解的椭都进行发酵，提髙产物的产率.钢化水解半纤维素产生的戊椭不分离，而是一起进行后续发酵。与SHF法和SSF法相比.SSCT法减少了水解产物的反馈抑制，提高木质纤维素的利用率和产物产率：戊糖和己糖共发酵简化了操作，降低成本。但是，SSCF法最大的缺点是大多数的微生物不能代谢木糖g，所以筛选能利用木椭的菌种成为此方法

14、的車点。II前，利用木糖的微生物大筝采用基因啦组的方式获得.联合生物加工联合生物加工（CBP）是指纤维素的的产生、椭化水解和单椭发酵实现一步转化，由-种微生物或微生物群体即分泌纤维素酶乂能发酵成产物.CBP法的优势在不在加入高成本的纤维素酶.整个过程操作工艺大大简化，II前能够用于此匸艺的能分泌纤维素酚乂能髙产高产物耐受力的菌种还未见报道剛，导致CBP工艺不够先进成熟。因此，甚因工程超级菌的构建和瘤口、白蚁肠道菌种的筛选是CBP进一步发展的关键。1.5木质纤维素发酵L-乳酸的国内外研究进展农业纤维质材料、木材等是木质纤维素的主要来源.是纤维素发酵生产L乳酸的1要原料.Mold等用德氏乳杆菌以蓝

15、按木酶解液发酵生产乳酸，采用同时糖化和发酵法乳酸产虽达62g-L-kWee"）等以木材水解液为原料利用粪肠球菌发酵乳酸产量达93g-L-1.Wide严等用戊椭汎杆菌CECT-4O23T发酵酸水解玉米芯等，结果大麦缺皮水解液发酵乳酸高达33gLMaasnl等人以麦杆为原料和以凝结芽胞杆DSM2314为发酵菌种进行同时椭化发酵，结果转化率为43%o此外.生活垃圾和废弃物也可作为发酵的原料。Schmidl,n,等用废纸为原料，以德氏乳HiViB445产酸.对影响SSFI艺的筝个因素进行了探讨，最优条件下，乳酸产虽达到理论值的X4%Sakai和Yainanarni'M,选用地衣芽抱什

16、菌TY7发酵降解厨厉垃产L乳酸虽为40gL*.且纯度较高。黄靖华®等以甘蔗糖责为原料，用鼠李輔乳杆菌SCT-10-10-6（）发酵产L乳酸.糖蚩初始浓度为20%时，L乳锻产虽晟高达106gl/口前，混和菌共培养发酵生产乳酸的方法也成为研咒的趋势。徐姐娟z等用里氏木霉（产纤维素酶）与米根霉（产乳酸）混介培奉直接转化尺米芯及秸秆生产乳酸，在未添加任何纤维素鬲制剂的情况下.产乳酸为3.69gL*.徐忠冋等用消酒乳杆菌和干酪乳FI菌共培养发酵大0秸利水解液产乳酸。两种混合菌种发酵5%大b齣解液所得L-乳酸的转化率为71.05%,说明共培养发酵具冇潜力。Ge等采用乳杆菌G-02和黑仙希SL-09在7L的发酵罐屮混合培养直接发酵菊芋块茎生产乳酸，36h后L乳酸产显:达到120.5g-L*.转化效率达94.5%L乳酸因典易彼人体吸收、保湿性等特点在医药、食品、化妆品中广泛应用。此外，由L乳酸合成的L聚乳酸是生产可降解塑料的原料。近儿年，rtl/可降解塑料的广泛应用，对L-乳酸的而求也I益堀丿川虽然L-乳限的生产有两种力法：一是利用石化产品通过水解方式得到：另一种是利用微生物发酵法生产。而要获得光学纯的L-乳酸，只疔通过发酵法生产。U前，发酵法生产乳酸主耍存在以下障碍：1、缺乏髙性能的产乳酸微生物：2、缺乏低成木的原材料和低成本的发酵过程。而英中的核心