Page 142 - 《精细化工》2023年第12期

·2684· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 40 卷

mL）置于装有不同稀碱及 EOAA-稀碱溶液的 50 mL （g）/还原糖（葡萄糖+木糖）质量（g） （3）
具塞三角烧瓶中，混合均匀，并在恒温磁力搅拌油 生产强度=主产物（2,3-丁二醇+乙偶姻）质量
浴锅中升温至 80 或 100 ℃，在 200 r/min 搅拌下反 浓度（g/L）/发酵时间（h） （4）
应 1.5 h。预处理结束后，冷却，用 3 倍预处理溶液 1.3 分析与测试方法
体积的蒸馏水将混合物转移至布氏漏斗中，用与预 1.3.1 甘草渣组分分析
处理溶液等体积的蒸馏水洗涤混合物，减压抽滤进 采用美国可再生能源实验室（NREL）标准分析
行固液分离，重复多次洗涤、抽滤操作，当滤液呈 方法 [19] 测定甘草渣预处理前后化学组分变化。以葡
无色透明状且 pH 接近中性，确认洗涤完全。将滤 萄糖脱水系数（0.90）计算纤维素含量；以木糖脱
渣转移至玻璃器皿中，置于 105 ℃真空干燥箱中烘 水系数（0.88）计算半纤维素含量；以 NREL 测定
干至恒重，得到预处理后甘草渣残渣，用于后续实验。 不溶物质量，计算酸不溶木质素含量。
1.2.2 酶解糖化实验 固体、纤维素和半纤维素的回收率以及木质素
采用纤维素酶 Cellic® CTec2 进行酶解实验，酶 （酸溶木质素和酸不溶木质素之和）的去除率按下
载量为 15 FPU/g 甘草渣（即 1 g 甘草渣添加 0.1 g 纤维 式计算 [12] ：
素酶）。具体步骤为：称 0.1 g 甘草渣于 10 mL 离心 固体回收率/%=〔预处理后甘草渣质量（g）/
管中，加入 1 mL 0.05 mol/L 柠檬酸钠缓冲液（pH 预处理前甘草渣质量（g）〕×100 （5）
4.8）（固液比 1∶10），混匀，加入纤维素酶，然后 纤维素回收率/%=〔预处理后甘草渣中纤维素
在恒温振荡培养箱于 50 ℃、200 r/min 条件下酶解 质量（g）/预处理前甘草渣中纤维素质量（g）〕×100
24 h。通过高效液相色谱仪测定甘草渣酶解液中各 （6）
还原糖（葡萄糖、木糖）质量浓度。以葡萄糖、木 半纤维素回收率/% =〔预处理后甘草渣中半纤
糖的得率来评价预处理及酶解糖化实验的效果，计 维素质量（g）/预处理前甘草渣中半纤维素质量
算公式如下： （g）〕×100 （7）
葡萄糖得率/%=〔酶解液中葡萄糖质量（g）/酶 木质素去除率/% =〔1－预处理后甘草渣中木质
解前甘草渣中葡萄糖质量（g）〕×100 （1） 素质量（g）/预处理前甘草渣中木质素质量（g）〕×100
木糖得率/%=〔酶解液中木糖质量（g）/酶解前 （8）
甘草渣中木糖质量（g）〕×100 （2） 1.3.2 分析方法
1.2.3 高固酶解与发酵实验 采用液相色谱检测时，通过外标法测定酶解液
采用固液比 3∶10 进行酶解实验（即高固酶解）， 及发酵液中的还原糖（葡萄糖、木糖）和发酵副产
具体步骤为：在 50 mL 锥形瓶中加入 6 g 预处理后甘 物（柠檬酸、乙酸、乳酸）的质量浓度。HPLC 检
草渣残渣和 20 mL 柠檬酸盐缓冲液（pH=4.8， 测条件：检测器为 Waters 2414 示差检测器，色谱
0.05 mol/L），添加 45 FPU/g 甘草渣的纤维素酶，在恒温 柱为 Aminex HPX-87H ，流动相为 0.05 mol/L 硫
振荡培养箱中（50 ℃、200 r/min）酶解 72 h。设置 3 酸，流速 0.6 mL/min，柱温 55 ℃ [12] 。
组平行实验。酶解过程中，酶和底物均采用 4 次分批 采用气相色谱检测发酵液中 2,3-丁二醇和乙偶
加料，先加酶和甘草渣总质量的 1/3，然后每 12 h 分 姻的质量浓度。GC 检测条件：色谱柱为 Column
批补加酶和甘草渣总质量的 1/6（4 次补料），总计酶 BGB-174，氢火焰离子化检测器（FID）温度为
解 72 h。通过高效液相色谱仪测定酶解液中还原糖的 200 ℃，分流检测温度（SPLI）温度为 200 ℃，N 2
为载气（分流比 1∶5） [18] 。
质量浓度，将剩余的酶解液充当培养基成分。
采用紫外-可见分光光度计测定发酵液在 600 nm
以接种量 2%（体积分数）接种于分别装有
处光密度值（OD 600 ，发酵液菌体密度）；测定 320 nm
15 mL 甘草渣酶解液的发酵培养基和对照组培养基
光密度值（酸溶木质素含量），均以去离子水为空白。
中，在 37 ℃、200 r/min 的恒温振荡培养箱中培养
96 h，定点取样，测定发酵液中菌体的生长情况。 2 结果与讨论
将样品在 12000 r/min 条件下离心 10 min，得到的清
液通过高效液相色谱仪测定发酵液中还原糖质量浓 2.1 甘草渣预处理条件的优化
度以及副产物（柠檬酸、乙酸、乳酸）的质量浓度， 2.1.1 稀碱对甘草渣化学组分的影响
利用气相色谱仪测定主产物 2,3-丁二醇和乙偶姻的 在固液比 1∶10、反应温度 80 ℃、反应时间
质量浓度，发酵过程中的还原糖转化率（g/g）以及 1.5 h 的条件下，考察了不同种类和浓度的稀碱溶液
生产强度〔g/(L·h)〕按下式计算： 及离子液体碱溶液对甘草渣化学组分的影响，结果
还原糖转化率=主产物（2,3-丁二醇+乙偶姻）质量 如表 1 所示。