用于模拟酸催化的IVDV预处理大麻秸秆（Cannabis sativa L.）的实验设计方法：结构改性评估

《BioEnergy Research》：Experimental Design Approach for Modeling Acid-Catalyzed IVDV Pretreatment of Hemp Hurds (Cannabis sativa L.): Structural Modification Assessments

酸催化IVDV预处理工业大麻秸秆对酶解效率的影响研究，通过CCD优化酸浓度（0.3-1.7%）、压力（0.36-1.04 MPa）和时间（8-24 min），发现高处理强度（1.04 MPa、1.7%、16 min）虽提升木质素去除率（79.6%）和比表面积（1.78 m2/g），却导致糖降解，最高酶解效率（92.8%）出现在0.90 MPa、11.2 min、0.6%酸条件下。

　　

摘要

木质纤维素生物质的预处理对于克服其对抗酶水解的顽固性至关重要。本研究探讨了酸催化的IVDV（通过减压强化汽化）预处理对工业大麻麻束（IHH）的影响及其对酶法糖化作用的影响。通过中心复合设计（CCD）优化了IVDV工艺参数，包括硫酸浓度（0.3–1.7% w/w）、处理压力（0.36–1.04 MPa）和处理时间（8–24分钟）。预处理效果通过木质素去除率（LR）和微观结构变化（A_BET分析、SEM、FTIR）进行评估，而总还原糖产量（ORS）则用于衡量酶法水解的效率。FTIR分析表明，木质素和半纤维素的连接结构发生了变化，但即使在1.04 MPa或1.7%的酸浓度下，纤维素的连接结构仍保持不变。在1.04 MPa和1.7% H?SO?条件下，处理16分钟后，A_BET值达到最大值1.78 m²/g，木质素去除率为79.6%。然而，这些最佳参数并未对应于最高的ORS值92.8%，该数值是在IVDV压力为0.90 MPa、处理时间为11.2分钟、酸浓度为0.6%时获得的，这表明糖的分解发生在较高的处理强度下。