基于響應面法優化氫氧化鈉預處理甘蔗渣的酶解條件

呂曉靜，吳躍華，蔣旭紅，程杏安，李江濤*

（仲愷農業工程學院 天然產物化學研究所，廣東 廣州 510225）

甘蔗渣是制糖工業的主要副產物，是一種可再生生物質資源[1]。中國是僅次于巴西和印度的第三大甘蔗種植國。據統計，2018年我國華南地區甘蔗年產量達1.05億t，而甘蔗渣的產量約為2 940萬t，數目十分龐大[2]。甘蔗渣的成分主要以纖維素、半纖維素等多糖以及木質素為主，其中多糖經處理轉化為單糖后可被再利用[3]。甘蔗渣等木質纖維素有望替代傳統的糧食作物，作為原料用于燃料乙醇的制備，此技術被認為是一種先進的清潔能源技術[4]。近年來，木質纖維素燃料乙醇以其經濟、環保、實用等優勢，受到世界各國專家學者的廣泛關注，其產業化有望成為緩解日益緊缺的化石能源問題的一種有效途徑[5-6]。

目前，甘蔗渣等木質纖維素燃料乙醇的生產工藝主要分為三個技術環節，即預處理、酶解和微生物發酵[7]。堿法被普遍認為是有效且具開發潛力的一種木質纖維素預處理方法，如氨處理、石灰預處理、碳酸鈉預處理等，其中氫氧化鈉預處理備受關注，已在工業生產中得到廣泛應用[8]。然而，酶解成本較高仍是當下限制甘蔗渣等木質纖維素燃料乙醇規模化生產的主要因素。據報道，在木質纖維素燃料乙醇的生產中，水解酶成本占總生產成本的50%～60%[9]。國內外研究者已針對此問題進行了廣泛探索，但高酶成本仍是木質纖維素燃料乙醇規模化生產的主要障礙[10]。此外，高濃度可發酵糖的獲得是實現目標產物發酵或轉化的重要前提，也是實現甘蔗渣等木質纖維素燃料產業化發展的重要基礎[11-12]。……