木質纖維材料預處理技術及糖化之研究

本年度主要為將赤桉分別施以稀酸及稀鹼等兩種預處理法，以評估二法之蒸解特性、所得漿料化學性質及進行預處理後酵素水解之糖化現象等分析。於稀酸預處理法，所得漿料卡巴值偏高，但收率為呈現偏低現象。而此預處理法，於蒸煮時，半纖維素會呈現大量水解現象，纖維素則降解較少，於木質素溶出部分則為最少，此現象與一般傳統製漿法不同。於此稀酸處理法之最佳蒸煮條件為以稀硫酸濃度0.48%，蒸煮溫度150℃，反應20 min。因此，赤桉原料100 g經此條件預處理後再予以酵素水解，可得木糖 15.31 g，占原料中的木糖的96.7%，葡萄糖 32.00 g，占原料中的葡萄糖的 79.2%，總糖 47.31 g，占原料中的總糖的84.2%。然而於此法之預處理液方面，因會產生乙酸、糠醛及羥甲基糠醛等發酵抑制劑，其含量分別為1.89、1.39和0.29 g/L，但此等抑制物，於本試驗中，因含量較低，對於後續發酵製程影響較小，故可將此預處理液直接用於發酵實驗。於稀鹼預處理法方面，為隨著蒸煮溫度及NaOH濃度上升，收率及卡巴值方面為呈現下降趨勢，於化學組成方面，則為木質素呈現大量降解現象，而纖維素及半纖維素脫除率則較低，但半纖維素脫除率大於纖維素。於此稀鹼預處理法，最佳蒸煮條件為蒸煮溫度170℃、蒸煮時間1 hr、恆溫時間1.5 h、NaOH用量3%及Na2SO3用量12%。因此，赤桉原料100 g經此條件預處理後再予以酵素水解，在酵素水解液中可得木糖 11.71 g，占原料中的木糖的74.0%；葡萄糖 38.02 g，占原料中的葡萄糖的94.2%，總糖為49.73 g，占原料中的總糖的88.5%。因此，比較上述兩種不同預處理方法所得總糖含量方面，為以稀鹼預處理方式較稀酸預處理方法為高。