杨英，柏松

（四川化工职业技术学院，四川泸州 646099）

酒糟在我国产量相当大，且酒糟中含有大量的可再利用资源。一般厂家，不是卖作饲料就是丢弃，不仅浪费资源，而且污染环境。本文将酒糟作为提取纤维素的原料，将其资源化，不仅能解决酒糟的污染问题，还能变废为宝，生产出有用的物质，并相应地降低解决生产成本。课题围绕提高大曲酒糟中纤维素的提取率展开，优化已有的研究思路，采用酸水解、碱水解及酶水解相结合的提取方式进行小量提取研究实验。针对水解时碱浓度、料液比及温度对水解的影响不同，设计不同试验加入量，最终筛选出较优的提取工艺。

1 实验材料

实验原料：大曲酒糟（泸州老窖提供）。

2 实验方法

2.1 纤维素的提取工艺流程

水洗→95%乙醇处理→乙醚处理→α-淀粉酶水解→糖化酶水解→碱水解→蛋白酶水解→漂白、去木质素→酸水解→干燥，称量。

2.2 纤维素提取操作要点

（1）水洗

称取大曲酒糟粉末9份，每份 10g于250ml锥形瓶，加入250ml蒸馏水，浸泡2h后，抽滤。

（2）95%乙醇处理

向水洗后的滤渣中，按1：10比例加入100ml95%乙醇，浸泡20min后，抽滤，再加入50ml95%乙醇，浸泡10min后，抽滤。

（3）乙醚处理

向上述滤渣中加入100ml乙醚，浸泡30min后，抽滤，再加入50ml乙醚，浸泡15min后，抽滤。

（4）α-淀粉酶水解

淀粉酶是将淀粉水解为糊精，糖化酶是将糊精水解为葡萄糖，葡萄糖通过过滤可以除去，因此，淀粉水解彻底才能彻底被除去。具体方法为[1]，向滤渣中加入100ml蒸馏水后，加热煮沸15min，使淀粉糊化，放冷至60℃以下，调节pH为5.5，先加入40ml浓度为2.0%的α-淀粉酶溶液50℃水解1h，并不时搅拌。取一滴于白色点滴板上，加一滴碘液应不呈蓝色，若呈蓝色，再加热糊化，冷却至60℃以下，再加入40ml淀粉酶溶液，继续水解，直至酶解液加碘不呈蓝色为止。加热煮沸使酶失活，抽滤至中性。

（5）糖化酶水解[2]

调节pH为4.4时，向各样品中加入100ml浓度为0.2%的糖化酶溶液，50℃水解1h后，抽滤至中性。

（6）碱水解

纤维素的提取率因与碱浓度、料液比、以及碱水解温度有很大的关系，应用最佳的碱水解工艺来提取纤维素[3]，据资料显示，料液比在1：9至1：11之间效果较好[4]，所以设计碱水解因素水平表如表1所示：

表1 碱水解因素水平表

表2 碱水解正交试验设计方案

表2设计方案中[5]，A表示NaOH浓度（mol/l），B表示料液比，C表示碱水解温度，位级组合为A、B、C三个因素的组合方式，按设计方案进行实验，碱水解3h后，以4000r/min离心5min后，可观察到沉淀分为两部分，其中上部分为棕色粘稠状物质，因半纤维素等易溶于碱水，故形成粘稠状物质，最后水洗至中性，并将沉淀转移至100ml锥形瓶内。

（7）蛋白酶水解[6]

向上述各沉淀中加入25ml浓度为50μg/ml的蛋白酶K溶液，并调节pH为8.0，于37℃恒温水浴2h后，抽滤，并水洗至中性[5]。

（8）漂白、去木质素[7]

向上述沉淀中加入50ml浓度为5%的次氯酸钠溶液，用36%的乙酸调节pH为5.0，75℃恒温水浴2h后，冷却至室温后，抽滤[6]，此时，可观察到滤液为黄色。

（9）酸水解

经1至8步骤处理后，样品中可能还有部分糖类、果胶等物质存在，可向滤渣中加入50ml煮沸的浓度为1.25%的硫酸溶液，加热微沸10min，以使糖类、果胶等水解除去，最后抽滤，并水洗至中性[6]。

（10）将滤渣于恒温干燥箱中干燥至恒重，并称量。

2.3 纤维素含量测定──碘量法测定[8]

2.3.1 原理

试样用乙酸和硝酸混合液加热处理，淀粉、多缩戊糖、木质素、半纤维素、色素、单宁和其他物质发生水解而被除去，纤维被分解成单个的纤维素。用水洗涤除杂质后，纤维素在硫酸下被重铬酸钾氧化成二氧化碳和水，过剩的重铬酸钾用碘量法测定。

2.3.2 操作方法

称取0.05g产品于试管中，加入5ml乙酸和硝酸混合液，置于沸水中煮沸25min，并不时搅拌。

取出、冷却后离心，4000r/min，离心5min，弃去上清液，向沉淀中加入10ml水，混匀，离心，又倒去上清液（如此重复洗涤3次）。

向上述沉淀中准确加入10ml质量分数为10%的硫酸溶液和10ml 0.1mol/L的重铬酸钾溶液，摇匀，浸入沸水中煮沸10min。

冷却后，把溶液部分转移入250ml烧杯中，用20-30ml水冲洗沉淀，洗涤液并入烧杯中，再加入5ml质量分数为20%的KI溶液，放置5min。

向上述溶液中滴加0.2mol/L的硫代硫酸钠溶液，直至溶液由棕红色变为黄色时，加入2ml0.5%淀粉指示剂溶液，继续滴定至溶液由蓝色变为亮绿色为止，并记录所消耗溶液的量。

按同样的操作，以0.2mol/L的硫代硫酸钠溶液单独滴定加入了10ml质量分数为20%的硫酸溶液和10ml浓度为0.1mol/L的重铬酸钾溶液作为空白样，经测定滴定空白样品所消耗的硫代硫酸钠体积为21.4ml。

2.3.3 纤维素含量计算[9]

纤维素含量按下式进行计算：

X=K（a-b）/n×24

式中：X为纤维素百分含量（%）。“24”为1molC6H10O5相当硫代硫酸钠的当量数。K为硫代硫酸钠的浓度（mol/L）。a为空白滴定所消耗硫代硫酸钠体积（ml）。b为溶液所消耗硫代硫酸钠体积（ml）。n为纤维素产品质量（g）。

测定结果及分析如表3：

表3 大曲酒糟提得纤维素测定结果

表4 大曲酒糟提取纤维素正交试验及极差分析

极差分析如图1所示：

图中R1为碱浓度对纤维素提取率影响程度的极差分析折线图，R2为料液比对纤维素提取率影响程度的极差分析折线图，R3为温度对纤维素提取率影响程度的极差分析折线图，R越大对提取率的影响越大，从极差R分析可知，RA＞RB＞RC,在影响大曲酒糟纤维素提取率的诸多因素中，根据影响程度大小的次序为A＞B＞C，较优的提取条件为A2（0.5mol/L）、B3（1:11）、C2（60℃），即NaOH溶液浓度为0.5mol/L、料液比为1:11，温度为60℃。

图1 极差分析NaOH浓度（mol/l）

3 结论

从纤维素提取率角度分析，NaOH浓度对其影响最大，浓度确定在0.5mol/L时，提取率最大。纤维素在较高浓度碱溶液中会发生水解，通过极差分析也表明纤维素在碱浓度为1.0mol/L时发生了轻度水解，因此，碱浓度为0.5mol/L时纤维素的提取率较高；因大曲酒糟含稻壳较多，因而料液比应为1：11效果最佳；综合考虑，大曲酒糟纤维素提取较优提取工艺条件为NaOH浓度0.5mol/L，料液比1：11，碱水解温度60℃；