Page 240 - 农作物栽培技术和高产途径

农作物栽培技术和高产途径
Crop Cultivation Techniques and High-yield Pathways

可明显增加可溶性成分和可消化吸收的成分，饲用价值提高。但是，秸秆的膨化
处理必须要有专门的设备，由于设备投资较高，很难实现生产中大范围的应用。
3. 蒸汽爆破

蒸汽爆破通常采用高压饱和蒸汽在温度 160℃ ~240℃（对应的压力为
600~3400kPa）条件下处理原料，时间维持几秒钟到几分钟，之后释放压力。蒸
汽爆破过程中，高温高压加剧了纤维素内部氢键的破坏和有序结构的变化；原料
中的半纤维素会释放出有机酸，如乙酸和糠醛酸等；蒸汽预处理过程中细胞间的

木质素也出现了熔化，并部分分解。蒸汽预处理过程中，由于木质素会发生缩合
和沉积现象，使得其对纤维素酶有着较高的非特异性吸附，降低了原料的纤维素
酶的消化性。Boonterm 等研究发现，秸秆进行热蒸汽爆炸预处理，其纤维素纤
维极度分解，导致纤维直径和长度显著降低。与化学提取处理相比，蒸汽爆破对

生态毒性的影响显著降低，纤维产量更高，并且热蒸汽爆炸过程受环境影响较小。
然而，热爆炸过程的能量消耗是需要改进的主要问题。此外，高压短时间处理工
艺对设备的要求非常高，设备结构复杂，投资费用高。
（二）秸秆的化学预处理

1. 稀酸预处理
稀酸预处理是将秸秆浸泡在稀酸溶液中，或将酸稀释到一定程度后喷洒到秸
秆上，然后加热到 140℃ ~200℃并反应一定时间（几分钟到 1 小时）。采用稀硫
酸等酸性物质处理秸秆，可将一部分半纤维素水解为单糖，又可打破半纤维素和

木质素对纤维素的包覆，使纤维素更易被酶解和消化，从而提高秸秆的降解率。
Kootstra 等研究发现，小麦秸秆在 170℃，经稀马来酸和酶水解 50min 后，小麦
秸秆的葡聚糖和木聚糖几乎可以完整的转换。Zu 等研究发现，玉米秸秆经稀盐
酸和石灰两步预处理可以去除部分半纤维素，改变交联木质素结构与去除部分木

质素。张建辉等研究报道，当硫酸质量分数为 5.00%，水解时间为 150min，水
解温度为 120℃时，麦秸水解液中还原性糖产率可达 83.30%。惠文森等研究发
现，用稀硫酸催化水解稻秸半纤维素，控制固液比为 1 ∶ 10、稀硫酸质量分数
为 25.00%、反应温度为 95℃和反应时间为 3h 时，10g 稻秸粉末水解得到的总还

原糖量达到 2.704g，总还原糖收率达 94.90%。Lee 等研究发现，稻草在 1% 稀硫酸、
160℃下预处理可提高其水解和发酵后还原糖和乙醇产量。稀酸预处理后的原料
中仍有大量的木质素，不利于物料的酶解，酶解纤维素还会增加纤维素酶的用量。

·228·