Page 144 - 《精细化工》2023年第12期

·2686· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 40 卷

糖质量浓度及葡萄糖、木糖得率均为最高值，分别
为 25.1、6.8 g/L 和 48.3%、67.3%。随着预处理温度
升高至 100 ℃，底物的酶解效率与预处理程度成正
比，木质素去除率增加，底物酶解效率也增加。在
100 ℃时，质量分数 2%的 NaOH 溶液预处理后，
葡萄糖、木糖质量浓度和葡萄糖、木糖得率达到最
高值，分别为 29.8、9.8 g/L 和 53.5%、73.1%，较预
处 理 前 甘草渣 酶解 的葡萄 糖（ 10.6% ）和 木糖
（25.7%）得率分别提高了 4.0 和 1.8 倍。
与文献[9]报道的用质量分数 4%的 NaOH 水
溶液于 28 ℃处理甘草渣 24 h 后木质素去除率
（68%）相比，本研究在质量分数 2%的 NaOH 水
溶液中于 100 ℃预处理甘草渣 1.5 h 后木质素去
除率（54.1%）略低。但本研究中所用碱溶液质量
分数低，预处理时间更短。酶解实验结果显示，
与文献[9]相比，当酶解 24 h 时，本研究葡萄糖得
率高（53.5% vs 19.5%）、酶用量更低（15 FPU/g vs.
20 FPU/g）、固体负载量更高（文献固液比为 1∶
20）。因此，本研究预处理方法更有利于后续的酶
解糖化。
2.3 甘草渣高固酶解及其水解液发酵
结合上述分析，用质量分数为 2%的 NaOH 水
溶液在 100 ℃预处理甘草渣具有最佳酶解效果，所
以选择此条件预处理后残渣进行酶解与发酵实验。
为了提高酶解液中的糖浓度，采用高固酶解法
进行水解反应。通过分批添加酶和底物的方式，酶
解 72 h 后最终得到含 86.2 g/L 葡萄糖和 18.9 g/L 木
糖的酶解液（葡萄糖得率 59.6%、木糖得率 34.3%）。
甘草渣的酶解并不彻底，是由于固体负载量过高影
响了酶的传质所致。为了考察甘草渣水解液的可发
酵性，以此酶解液为碳源，利用 B. subtilis 进行了发
酵生产 2,3-丁二醇和乙偶姻的探索。为探究酶解液
中其他成分对菌种生长和 2,3-丁二醇发酵的影响，
以相同浓度柠檬酸盐缓冲液配制的与酶解液同等质
量浓度的糖液为实验对照组，其他条件均相同，为
了观察发酵过程中各项参数的变化，共监测 96 h，

图 2 稀碱及 EOAA-稀碱溶液预处理甘草渣后 24 h 酶解 结果如图 3 所示。
效果 从图 3a、c 可以看到，经过 96 h 的发酵，实验
Fig. 2 Enzymolysis effect of liquorice residue pretreated 组 c 的 OD 远高于对照组 a。对照组在发酵时长 16 h
by alkali or EOAA-alkali solutions for 24 h
时 OD 600 达到 8.6 并逐渐平稳，而实验组在 16 h 时
如图 2 所示，随着碱溶液浓度的增大，底物酶 OD 600 达到 11.7，且继续保持增长趋势，在 46 h 达
解液中的葡萄糖、木糖质量浓度及葡萄糖、木糖得 到 15.7 并逐渐趋于平缓。同时可以发现，在发酵
率均呈现增加趋势。可能的原因是随碱浓度的增加， 前期，实验组的菌体密度（OD 600 ）增长速度显著
木质素去除率提高，酶的可及面积增大，导致酶解 高于对照组，实验组的菌株生长情况相较于对照组
效率增加。在 80 ℃时，质量分数为 2%的 NaOH 溶 更好，推测酶解过程中产生了可溶性物质促进了菌
液预处理体系呈现出最佳的酶解效果，葡萄糖、木 株的生长。