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    氯化膽堿/乳酸低共熔溶劑預(yù)處理對(duì)筍殼物化性質(zhì)及酶解效率的影響

    2022-12-26 07:06:58胡強(qiáng)王延云蔣瓊龔衛(wèi)華王燕
    食品與發(fā)酵工業(yè) 2022年23期

    胡強(qiáng),王延云,蔣瓊,龔衛(wèi)華,王燕

    1(樂(lè)山師范學(xué)院 竹類病蟲(chóng)防控與資源開(kāi)發(fā)四川省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,四川 樂(lè)山,614000)2(樂(lè)山師范學(xué)院 生命科學(xué)學(xué)院,四川 樂(lè)山,614000)3(吉首大學(xué) 杜仲綜合利用技術(shù)國(guó)家地方聯(lián)合工程實(shí)驗(yàn)室,湖南 吉首,416000)

    中國(guó)竹資源豐富,約有39個(gè)屬500多種竹子,竹林面積達(dá)土地總面積的5‰以上。竹筍是源于竹林的主要蔬菜食品,因其味美而長(zhǎng)期受到國(guó)內(nèi)外消費(fèi)者的喜愛(ài),竹筍產(chǎn)業(yè)已逐漸成為我國(guó)農(nóng)民致富增收的支柱產(chǎn)業(yè)之一[1]。但竹筍產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展,隨之也帶來(lái)了數(shù)量巨大的加工副產(chǎn)物——筍殼。目前,在竹筍加工過(guò)程中,筍殼通常被作為廢棄物而直接丟棄,這不僅增加了廢棄物的處置難度,還造成了生物資源的極大浪費(fèi)[2]。筍殼是木質(zhì)纖維素類生物質(zhì),由纖維素、半纖維素和木質(zhì)素構(gòu)成,其中纖維素和半纖維素是由單糖組成的,通過(guò)預(yù)處理和酶解可以轉(zhuǎn)化為可發(fā)酵糖。然而,木質(zhì)素由3種苯基丙烷結(jié)構(gòu)單元(愈創(chuàng)木酰、紫丁香基和對(duì)羥基苯基)聚合,通過(guò)共價(jià)鍵與纖維素和半纖維素交聯(lián),組成復(fù)雜的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),形成了酶解的關(guān)鍵性屏障[3-4]。為了打破這種屏障,人們采用了許多基于不同機(jī)制的預(yù)處理方法,如:水熱、稀酸、稀堿、蒸汽爆破、有機(jī)溶劑等,但由于制備成本高、二次污染環(huán)境、有一定毒性、生物降解性差以及難以回收等缺點(diǎn),限制了其進(jìn)一步的發(fā)展與應(yīng)用[5-9]。

    近年來(lái),低共熔溶劑(deep eutectic solvent,DES)作為預(yù)處理方法被發(fā)掘出來(lái),它是由一定摩爾比的氫鍵受體和氫鍵供體通過(guò)氫鍵相互作用結(jié)合,熔點(diǎn)低于其原組分的共晶混合物。據(jù)報(bào)道,DES可以溶解木質(zhì)素,選擇性地降解木質(zhì)素-碳水化合物復(fù)合物(lignin-carbohydrate complex, LCC),是一種高效的破壞木質(zhì)纖維素生物質(zhì)屏障性的預(yù)處理方法[10-13]。更重要的是,DES對(duì)提取木質(zhì)素有較高的選擇性,這有利于再生木質(zhì)素和保留纖維素的高價(jià)值利用。并且DES還具有綠色環(huán)保、成本低、毒性小、可回收和熱穩(wěn)定性良好等優(yōu)點(diǎn),從而引起了國(guó)內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注[14]。氯化膽堿/乳酸溶劑已被證明是一種優(yōu)良的酸性DES體系,該體系預(yù)處理樣品后木質(zhì)素的去除率較高[5,15-16]。但預(yù)處理?xiàng)l件對(duì)預(yù)處理后樣品的酶解效果影響很大,ALVAREZ-VASCO等[17]使用乳酸/氯化膽堿為DES,預(yù)處理?xiàng)钅九c花旗松,結(jié)果表明,溫度升高,酶解效果越好,但溫度過(guò)高會(huì)抑制木質(zhì)素的分離;ZHANG等[18]用乳酸/氯化膽堿為DES,對(duì)玉米芯材進(jìn)行處理,結(jié)果表明,DES摩爾比由1∶1增至1∶15,木質(zhì)素的去除效率由33%增至61%。說(shuō)明DES的溶劑摩爾比和預(yù)處理溫度會(huì)影響木質(zhì)素的脫除效果和打破木質(zhì)纖維素生物質(zhì)屏障的程度。

    本研究以氯化膽堿和乳酸(摩爾比為1∶3、1∶6和1∶9)合成DES,分別在90、110和130 ℃條件下預(yù)處理筍殼木質(zhì)纖維素,脫除木質(zhì)素,并通過(guò)成分分析、掃描電鏡(scanning electron microscope, SEM)、X-射線衍射及結(jié)晶度指數(shù)(crystallinity index,CrI)、傅里葉變換紅外光譜(Fourier transform infrared spectrum,F(xiàn)T-IR)表征DES預(yù)處理前、后筍殼木質(zhì)纖維素的化學(xué)成分及物化特征的變化,以及對(duì)木質(zhì)纖維素酶解效率的影響,以期實(shí)現(xiàn)筍殼高效酶解轉(zhuǎn)化,為獲得高值化利用提供有價(jià)值的參考。

    1 材料與方法

    1.1 材料與試劑

    苦竹[Pleioblastusamarus(Keng) keng]筍殼采自四川省樂(lè)山市冠英鎮(zhèn)。筍殼用蒸餾水清洗干凈,晾干,使用高速粉碎機(jī)粉碎,并篩選40~60目顆粒,隨后放入烘箱60 ℃干燥至恒重;用定性濾紙包好,置于索式抽提器內(nèi),以V(甲苯)∶V(乙醇)=2∶1溶液為抽提劑,抽提6 h,取出放入烘箱60 ℃烘干至恒重,置于干燥器中備用。

    纖維素酶Novozyme Ctec2,諾維信(中國(guó))生物技術(shù)有限公司;葡萄糖,德國(guó)Dr.Ehrenstorfer GmbH公司;乳酸、氯化膽堿、濃硫酸、無(wú)水乙醇、DNS、乙酸、乙酸鈉等均為分析純。

    1.2 儀器與設(shè)備

    KYKY-FM6900LV掃描電子顯微鏡,北京中科科儀股份有限公司;D8 ADVANCE X-射線衍射儀,德國(guó)布魯克公司;Nicolet iS10傅里葉變換紅外光譜儀,美國(guó)尼高力公司;iMark酶標(biāo)儀,深圳市科力易翔儀器設(shè)備有限公司;DHG-2050恒溫干燥箱,鄭州生元儀器有限公司;HWS電熱恒溫水浴鍋,上?;萏﹥x器制造有限公司;ST16/ST16R高速冷凍離心機(jī),美國(guó)熱電實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司;GR100DP高壓滅菌鍋,致微(廈門)儀器有限公司;FP-25馬弗爐,北京市永光明醫(yī)療儀器有限公司;FDU-2110真空冷凍干燥機(jī),日本東京理化。

    1.3 筍殼DES預(yù)處理

    1.3.1 DES準(zhǔn)備

    分別按摩爾比(1∶3、1∶6和1∶9)準(zhǔn)確稱取氯化膽堿與乳酸,將其混合后置于60 ℃、200 r/min的搖床上搖晃20 min進(jìn)行合成,直至體系變?yōu)闊o(wú)色透明液體,將合成的DES室溫儲(chǔ)存待用。

    1.3.2 DES預(yù)處理

    準(zhǔn)確稱取5.00 g筍殼樣品于250 mL的三角瓶中,加入50 g合成的DES(摩爾比分別為1∶3、1∶6和1∶9)混合,油浴加熱處理(溫度分別為90、110和130 ℃),處理時(shí)間為3 h,反應(yīng)過(guò)程中每隔20 min搖晃三角瓶一次。反應(yīng)結(jié)束后,立即將三角瓶置于冷水中終止反應(yīng),然后用真空過(guò)濾法分離所得的預(yù)處理液和固相殘?jiān)⒐腆w殘?jiān)?50 mL丙酮洗滌,后用過(guò)量去離子水洗滌,直至濾液的pH值變?yōu)橹行?。最后將固體殘?jiān)糜趦龈蓹C(jī)中,-40 ℃真空干燥48 h,保存于干燥器中備用。并根據(jù)公式(1)計(jì)算樣品的固體回收率。

    (1)

    1.4 筍殼成分分析

    筍殼中木質(zhì)纖維素的組分含量根據(jù)NY/T 3494—2019《農(nóng)業(yè)生物質(zhì)原料 纖維素、半纖維素、木質(zhì)素測(cè)定》方法測(cè)定。

    1.5 表征方法

    1.5.1 SEM分析

    將未處理和DES處理的筍殼樣品表面分別進(jìn)行噴金處理,然后采用掃描電鏡拍攝不同放大倍數(shù)(200和2 000倍)的照片。

    1.5.2 CrI分析

    采用X-射線衍射儀分別對(duì)未處理和DES處理筍殼樣品進(jìn)行測(cè)試,主要條件:管壓40 kV,管流40 mA,掃描范圍5°~40°,掃描速度5 °/min,步長(zhǎng)1°。并根據(jù)公式(2)計(jì)算樣品的結(jié)晶度指數(shù)。

    (2)

    式中:I002,002衍射晶面2θ=22.8°的強(qiáng)度;Iam,2θ=18°散射峰的強(qiáng)度[19]。

    1.5.3 FT-IR分析

    將未處理和DES處理筍殼樣品分別均勻分散于KBr中,再用壓片機(jī)壓片,采用傅里葉變換紅外光譜儀進(jìn)行測(cè)定,主要條件:光譜分辨率為4 cm-1,波數(shù)范圍400~4 000 cm-1,信躁比50 000∶1, 掃描64次。

    1.6 筍殼酶水解

    1.6.1 纖維素酶活性的測(cè)定

    纖維素酶Novozyme Ctec2的酶活性采用濾紙酶活力法測(cè)試,主要步驟:將濾紙剪至1.0 cm×6.0 cm大小并卷起,放入10 mL離心管底中,加入1.0 mL的HAc-NaAc緩沖溶液(0.05 mol/L,pH 4.8)和0.5 mL經(jīng)HAc-NaAc緩沖溶液稀釋后的酶液,然后將離心管置于50 ℃恒溫振蕩器中,在120 r/min下振蕩1 h,取出離心管后,置入沸水中5 min滅除酶活性。然后采用DNS法測(cè)得上清液產(chǎn)生的還原糖量,并按照公式(3)計(jì)算濾紙酶活力。

    (3)

    式中:m,葡萄糖含量,mg;180,分子質(zhì)量,mg/mmol;60,時(shí)間,min;0.5,加入酶的體積,mL;N,稀釋倍數(shù)。

    1.6.2 酶水解測(cè)定

    將未處理和DES處理筍殼樣品分別進(jìn)行酶水解,主要步驟:準(zhǔn)確稱取200 mg筍殼樣品于50 mL離心管,加入5 mL HAc-NaAc緩沖溶液(0.05 mol/L,pH 4.8)和適量纖維素酶Novozyme Ctec2,置于恒溫振蕩器中(50 ℃,160 r/min)振蕩72 h,取樣,在沸水中煮沸10 min停止酶解,離心(6 000 r/min)5 min,然后采用DNS法對(duì)上清液中的還原糖進(jìn)行測(cè)定,并計(jì)算酶水解率。

    1.6.3 DNS法

    采用DNS法測(cè)定還原糖含量[20],主要步驟:分別取上述上清液和葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)溶液,加入DNS試劑和蒸餾水,沸水浴中煮沸5 min,然后立即冷水冷卻。取冷卻液200 μL于酶標(biāo)板中,在540 nm酶標(biāo)儀中測(cè)定光密度值(OD),以葡萄糖含量作為橫坐標(biāo),光密度值為縱坐標(biāo),繪制葡萄糖溶液標(biāo)準(zhǔn)曲線,并通過(guò)樣品光密度值與葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)曲線,計(jì)算酶水解率。

    1.7 數(shù)據(jù)處理

    采用Excel 2016軟件數(shù)據(jù)處理,SPSS 26軟件差異性分析(P<0.05表示顯著性差異),結(jié)果表示為平均值±標(biāo)準(zhǔn)差,試驗(yàn)為3次平行;使用PowerPoint 2016版、Origin 2021軟件制圖和繪圖。

    2 結(jié)果與分析

    2.1 成分分析

    苦竹筍殼DES預(yù)處理前后固體回收率和成分分析結(jié)果見(jiàn)表1。從固體回收率結(jié)果可見(jiàn),DES預(yù)處理溫度從90 ℃上升到130 ℃,固體回收率從82.79%下降到69.38%,說(shuō)明苦筍筍殼木質(zhì)纖維素在DES預(yù)處理過(guò)程中均有半纖維素和木質(zhì)素因溶解而被去除。從成分分析結(jié)果可見(jiàn),與未處理相比,預(yù)處理后固體殘?jiān)欣w維素的含量均有提高,從35.86%上升至48.63%;半纖維素的含量略有下降,從19.13%下降到15.59%;然而,木質(zhì)素的含量下降明顯,從28.67%下降到14.82%,這與固體回收率結(jié)果相一致??梢?jiàn),DES預(yù)處理可高度保留苦竹筍殼木質(zhì)纖維素中的纖維素,而選擇性的溶解去除大部分的木質(zhì)素和少量的半纖維素,這與SU等[21]采用DES預(yù)處理?xiàng)顦?shù)原料的結(jié)果一致。

    表1 DES預(yù)處理前后筍殼成分分析Table 1 Composition analysis of bamboo shoot shell before and after DES pretreatment

    2.2 SEM分析

    采用掃描電鏡對(duì)苦竹筍殼木質(zhì)纖維素預(yù)處理前后的表面結(jié)構(gòu)、形貌特征進(jìn)行了觀察,見(jiàn)圖1。從圖1-a可見(jiàn),未處理的筍殼木質(zhì)纖維素表面結(jié)構(gòu)緊密、排列有序,其中纖維素相互粘結(jié),這種天然的致密結(jié)構(gòu)是抵抗酶水解的有力屏障,可以阻止纖維素酶進(jìn)入筍殼內(nèi)部,降低酶的可及性,因此未處理苦竹筍殼的酶解效率很低,與之后未處理苦竹筍殼酶水解效率低的結(jié)果一致。從圖1-b~圖1-j可見(jiàn),經(jīng)過(guò)DES預(yù)處理后,苦竹筍殼木質(zhì)纖維素完整有序的外觀結(jié)構(gòu)被破壞,被分解成纖維束,以及單獨(dú)的條狀纖維,甚至是不規(guī)則的絲線狀碎片和多孔隙的結(jié)構(gòu),說(shuō)明DES預(yù)處理會(huì)破壞纖維素與木質(zhì)素以及半纖維素的連接,不同程度地去除了木質(zhì)素及半纖維素,暴露出了纖維素。這種破壞解除了酶水解的物理結(jié)構(gòu)屏障,增加了纖維素酶的可及性,提高了酶水解效率。

    比較不同預(yù)處理溫度(90、110、130 ℃)的掃描電鏡圖時(shí)發(fā)現(xiàn),DES預(yù)處理溫度為90 ℃時(shí),苦竹筍殼木質(zhì)纖維素結(jié)構(gòu)部分被分離,不再緊密結(jié)合,但表面仍然存在粘結(jié),將纖維素包裹在內(nèi),整個(gè)筍殼木質(zhì)纖維素結(jié)構(gòu)仍然完整有序,使纖維素酶只能有限地接觸到內(nèi)部纖維素,這也是之后酶解效率僅小幅度增加的原因;隨著預(yù)處理溫度上升至110 和130 ℃時(shí),半纖維素和木質(zhì)素的去除程度增加,筍殼木質(zhì)纖維素的結(jié)構(gòu)變得更加疏松,纖維素大部分都被分離開(kāi),呈多間隙結(jié)構(gòu)。由此可見(jiàn),預(yù)處理的溫度為110和130 ℃時(shí)比90 ℃對(duì)筍殼木質(zhì)纖維素結(jié)構(gòu)的破壞程度更為顯著。

    圖1 DES預(yù)處理前后筍殼掃描電鏡圖Fig.1 SEM images of bamboo shoot shell before and after DES pretreatment

    2.3 CrI分析

    采用X-射線衍射法研究苦竹筍殼木質(zhì)纖維素DES預(yù)處理前后的晶體結(jié)構(gòu)變化,見(jiàn)圖2。

    圖2 DES預(yù)處理前后筍殼X-射線衍射圖Fig.2 X-ray diffraction pattern of bamboo shoot shell before and after DES pretreatment

    未處理和預(yù)處理筍殼樣品的X-射線衍射圖峰型沒(méi)有明顯的區(qū)別,在2θ=18.0°和2θ=22.8°左右均出現(xiàn)吸收峰,分別代表無(wú)定形區(qū)Iam和結(jié)晶區(qū)I002的衍射強(qiáng)度,說(shuō)明苦竹筍殼木質(zhì)纖維素在DES預(yù)處理前后均為天然Ⅰ型結(jié)晶結(jié)構(gòu),DES預(yù)處理未改變樣品纖維素的晶型[22-23]。

    研究了DES預(yù)處理反應(yīng)溫度和組分摩爾比對(duì)苦竹筍殼木質(zhì)纖維素晶體結(jié)構(gòu)的影響。由圖3可見(jiàn),未處理筍殼樣品的結(jié)晶度為52.7%,經(jīng)過(guò)DES預(yù)處理筍殼樣品的結(jié)晶度為54.7%~61.5%,均有不同程度的增加。纖維素的結(jié)晶結(jié)構(gòu)對(duì)酶水解有著重要作用,高結(jié)晶度的纖維素不易被酶解,結(jié)晶度降低可以有效促進(jìn)初始酶水解[24],這一現(xiàn)象說(shuō)明,DES預(yù)處理未有效破壞筍殼樣品晶體結(jié)構(gòu),但結(jié)晶度與半纖維素和木質(zhì)素的含量也緊密相關(guān),脫去無(wú)定形區(qū)的半纖維素和木質(zhì)素導(dǎo)致了筍殼樣品結(jié)晶度的升高[5,25],這與前面DES預(yù)處理前后筍殼成分分析結(jié)果一致。從反應(yīng)溫度來(lái)看,預(yù)處理溫度為90 ℃時(shí),筍殼樣品的結(jié)晶度為54.7%~56.8%,預(yù)處理溫度升至110 和130 ℃時(shí),結(jié)晶度略有升高,分別為57.4%~61.5%和57.2%~61.1%。從DES組分摩爾比來(lái)看,氯化膽堿與乳酸摩爾比為1∶6,預(yù)處理溫度為110 和130 ℃時(shí),筍殼樣品的結(jié)晶度分別增至61.5%和61.1%。說(shuō)明,DES預(yù)處理反應(yīng)溫度為110 和130 ℃和組分摩爾比為1∶6,苦竹筍殼樣品中的半纖維素和木質(zhì)素的去除效果最好。

    圖3 DES預(yù)處理前后筍殼的結(jié)晶度指數(shù)Fig.3 Crystallinity index of bamboo shoot shell before and after DES pretreatment

    2.4 FT-IR分析

    通過(guò)傅里葉紅外光譜分析了苦竹筍殼木質(zhì)纖維素DES預(yù)處理前后各功能團(tuán)及化學(xué)鍵的變化,見(jiàn)圖4。與纖維素相關(guān)特征峰為898(β-1,4糖苷鍵的C—O—C拉伸)、1 373(C—H彎曲振動(dòng))與1 425 cm-1(C—H剪切振動(dòng))[18,26-27],這些吸收峰在苦竹筍殼木質(zhì)纖維素DES預(yù)處理前后都存在,說(shuō)明DES預(yù)處理未改變筍殼樣品中纖維素的結(jié)構(gòu);在898 cm-1處吸收峰強(qiáng)度有所增加,說(shuō)明筍殼樣品在DES預(yù)處理后,纖維素含量略有增長(zhǎng),這與成分分析結(jié)果一致。

    圖4 DES預(yù)處理前后筍殼紅外光譜圖Fig.4 Infrared spectra pattern of bamboo shoot shell before and after DES pretreatment

    1 737 cm-1處吸收峰對(duì)應(yīng)的是半纖維素乙酰基的伸縮振動(dòng),DES預(yù)處理后筍殼樣品此處吸收峰強(qiáng)度增加;與木質(zhì)素相關(guān)的吸收峰在833、1 250、1 511、1 604 cm-1附近,833 cm-1處對(duì)應(yīng)是丁香基木質(zhì)素中的平面振動(dòng),1 250 cm-1處對(duì)應(yīng)的是木質(zhì)素的C—O拉伸,1 511 cm-1處對(duì)應(yīng)的是芳香苯環(huán)骨架拉伸,1 604 cm-1處對(duì)應(yīng)的是芳香族苯環(huán)骨架拉伸[18,26-27],DES預(yù)處理后,這些吸收峰強(qiáng)度均有所減弱,甚至消失。說(shuō)明DES預(yù)處理后,筍殼樣品中的木質(zhì)素-半纖維素連接酯鍵結(jié)構(gòu)被打破,木質(zhì)素大部分被脫除,但結(jié)構(gòu)未被完全破壞,半纖維素仍有部分保留,這與王延云等[20]在堿聯(lián)合超高壓預(yù)處理筍殼酶解效率的研究結(jié)果一致。

    2.5 酶水解

    苦竹筍殼木質(zhì)纖維素DES預(yù)處理前后酶水解率是評(píng)價(jià)DES預(yù)處理效果的關(guān)鍵指標(biāo),采用濾紙酶活力法測(cè)得纖維素酶Novozyme Ctec2的酶活性為181.39 FPU/mL,然后按200 mg筍殼樣品加入80 μL纖維素酶Novozyme Ctec2進(jìn)行酶水解,結(jié)果見(jiàn)圖5。未處理的苦竹筍殼中纖維素酶水解率為29.24%,DES預(yù)處理的苦竹筍殼中纖維素的酶水解率達(dá)到66.78%~90.43%,是未處理苦竹筍殼的2.3~3.1倍,說(shuō)明DES預(yù)處理可以有效提高筍殼的酶水解率,這與DES預(yù)處理導(dǎo)致筍殼木質(zhì)纖維素結(jié)構(gòu)破壞(圖1)、部分半纖維素和大量木質(zhì)素的去除(表1)有關(guān)。

    圖5 DES預(yù)處理前后筍殼的酶水解率Fig.5 Enzymatic hydrolysis rate of bamboo shoot shell before and after DES pretreatment

    研究了DES預(yù)處理反應(yīng)溫度和組分摩爾比對(duì)苦竹筍殼木質(zhì)纖維素酶水解率的影響。通常木質(zhì)素的存在對(duì)木質(zhì)纖維素的酶水解效率有抑制作用,因?yàn)槟举|(zhì)素粘結(jié)在纖維素表面,不僅阻礙了纖維素的酶水解,還與酶吸附形成木質(zhì)素-酶復(fù)合物,降低酶解效率[27]。隨著DES預(yù)處理溫度從90 ℃提高到130 ℃,酶水解率分別為66.78%~75.91%(90 ℃)、88.65%~90.43%(110 ℃)和69.75%~74.98%(130 ℃),可見(jiàn)DES預(yù)處理在90 ℃時(shí),筍殼樣品的纖維素酶水解率最低,說(shuō)明隨著DES預(yù)處理溫度升高,筍殼木質(zhì)纖維素的物理結(jié)構(gòu)破壞加劇(圖1),去除了更多的半纖維素和木質(zhì)素(表1),有利于提高筍殼樣品中纖維素的酶水解率;但DES預(yù)處理在130 ℃時(shí),筍殼樣品中纖維素酶水解率卻低于110 ℃時(shí)的酶水解率,這一現(xiàn)象說(shuō)明,在DES預(yù)處理過(guò)程中過(guò)高的溫度(130 ℃)可能會(huì)導(dǎo)致纖維素和殘留木質(zhì)素發(fā)生化學(xué)修飾(酰化反應(yīng)),從而降低底物的酶水解率[28-30]。另外,預(yù)處理溫度為110 ℃時(shí),DES預(yù)處理組分(氯化膽堿和乳酸)摩爾比不同,竹筍筍殼酶水解率相當(dāng),均達(dá)到89%以上。

    3 結(jié)論

    采用DES預(yù)處理苦竹筍殼,探究DES預(yù)處理對(duì)筍殼木質(zhì)纖維素組分、物化特征的變化及纖維素的酶水解效率的影響。研究表明,DES預(yù)處理破壞了苦竹筍殼木質(zhì)纖維素完整有序的外觀結(jié)構(gòu),將其分解成纖維束,并選擇性地溶解、去除大部分的木質(zhì)素和少量的半纖維素,使纖維素保留、暴露;DES預(yù)處理未改變筍殼纖維素的晶體結(jié)構(gòu),但筍殼木質(zhì)纖維素會(huì)因脫去無(wú)定形區(qū)的部分半纖維素和大量木質(zhì)素,從而導(dǎo)致筍殼樣品結(jié)晶度的提高,這些DES預(yù)處理后筍殼木質(zhì)纖維素的性質(zhì)改變都大幅度促進(jìn)了其酶水解率的提升,筍殼木質(zhì)纖維素的酶水解率從29.24%(未處理)提升至66.78%~90.43%(DES處理),提升了2.3~3.1倍。另外發(fā)現(xiàn),DES預(yù)處理溫度升高,筍殼木質(zhì)纖維素的酶水解率會(huì)相應(yīng)增加,但DES預(yù)處理溫度過(guò)高(130 ℃),反而會(huì)降低筍殼的酶水解率。本研究可為食品加工副產(chǎn)物的高值化利用(生產(chǎn)發(fā)酵糖、乙醇、乳酸等)提供指導(dǎo)。

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