CN114304389A - 一种秸秆类木质纤维素酸化剂及酸化处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种秸秆类木质纤维素酸化剂及酸化处理方法。所述秸秆类木质纤维素酸化剂由软化剂、降木质素酸化剂和转糖酸化剂组成。本发明通过软化剂、降木质素酸化剂和转糖酸化剂处理秸秆类资源后，可使秸秆类资源中木质纤维素得到有效降解并转化为糖类物质，且转糖技术能够提高秸秆饲料中低分子糖类物质含量。
Description
技术领域
本发明属于纤维类资源利用领域，具体涉及一种秸秆类木质纤维素酸化剂及酸化处理方法。
背景技术
秸秆类农作物是目前占比大且非常重要的开发资源，具有产量大，种类多，可利用量大等特点。生产的秸秆农作物若不能得到科学有效的处理，就会形成大量污染环境的农业废弃物，并且造成农作物的大量浪费，而秸秆资源化利用是减少产生农业废弃物污染和资源浪费的主要途径。秸秆资源化利用的途径有许多，其中秸秆资源饲料化是目前潜力较大的一条途径，且经过秸秆饲料化产生的畜禽废弃物为有机肥，通过堆肥处理之后可直接返哺于生态循环，从而大大提高了秸秆资源的利用率。
农作物秸秆是家畜的主要饲料之一，但秸秆的营养价值低，致使利用率不高，其中秸秆农作物中木质纤维素是影响秸秆利用效率的主要屏障之一。在植物中，因木质纤维素分子链中含大量羟基，由于氢键作用使其结构紧密，分解反应慢。此外，木质纤维素水解产物化学反应活性高，容易发生副反应。由此，结构导致的反应速度缓慢以及水解产物不稳定导致木质纤维素水解成糖过程转化率低，选择性差。同时转糖技术是目前增加秸秆资源在饲料化中的使用，糖类是畜禽吸收利用最多的能源物质，也是形成体脂、组织和非必须氨基酸等的主要原料，所以秸秆饲料转糖技术能够显著改善秸秆类饲料的营养价值，提高饲料利用率，有利于改善我国秸秆饲料资源综合利用效率低的现状，有效解决农业秸秆类废弃物污染问题，并促进农业生产的可持续发展。
发明内容
本发明旨在克服现有技术的不足，提供一种秸秆类木质纤维素酸化剂及酸化处理方法。
为了达到上述目的，本发明提供的技术方案为：
所述秸秆类木质纤维素酸化剂由如下重量份的组分组成：软化剂0.5—1.5份、降木质素酸化剂0.1—0.8份和转糖酸化剂0.4—1.5份。
优选地，所述软化剂为过氧硫酸氢钾。
优选地，所述降木质素酸化剂由如下重量份的组分组成：氢氧化钾2.5—7.5份、柠檬酸钠2.5—7.5份。
优选地，所述转糖酸化剂由如下重量份的组分组成：磷酸1—10份、乙酸1—10份。
更优选地，所述秸秆类木质纤维素酸化剂由如下重量份的组分组成：过氧硫酸氢钾0.65—1.1份、氢氧化钾3.5—6.5份、柠檬酸钠3.5—6.5份、磷酸4.1—6.9份、乙酸3.9—6.1份。
所述秸秆类木质纤维素酸化处理方法是按前述的秸秆类木质纤维素酸化剂中各组分的配比准备秸秆类木质纤维素酸化剂组分；将软化剂加入到秸秆类木质纤维素原料中混匀，反应2—3h后加入降木质素酸化剂混匀，反应1h；最后加入转糖酸化剂混匀，反应2—3d；所述秸秆类木质纤维素原料与酸化剂的重量比为1:3至1:9。
下面对本发明作进一步说明：
所述秸秆类木质纤维素酸化剂由软化剂、降木质素酸化剂和转糖酸化剂组成。
软化剂为过氧硫酸氢钾，主要起到软化原料的作用。降木质素酸化剂为氢氧化钾和柠檬酸钠的组合物，主要起到降解木质素的作用。转糖酸化剂由磷酸和乙酸组成，主要起到木质素转糖的作用。
本发明首先通过软化剂处理原料，加入降木质素酸化剂对木质素进行解离，然后再加入转糖酸化剂将解离的木质素针对性地转化为低分子糖类物质。
木质纤维素分子结构复杂无序，结合紧密，十分稳定，不溶于水，且畜禽胃中缺乏降解木质纤维素的酶，造成镶嵌于木质素中的纤维素和半纤维素无法被胃肠道微生物利用，也使秸秆细胞内其它营养成分的利用受到影响。秸秆类资源经酸化剂处理可有效解离木质纤维素，并将木质纤维素进一步降解为多糖或寡糖，利用此转糖技术可有效提高秸秆饲料的营养价值，因此，通过物理化学法处理降解木质纤维素得到高价值芳香小分子化合物，破解木质纤维素紧密结构，释放纤维素和半纤维素，提高家畜胃肠道微生物利用效率，另外，转糖技术增加饲料葡聚糖等含量，显著增加秸秆饲料适口性和利用率，提升秸秆资源化利用率，为秸秆资源化利用和发展提供有效帮助。
本发明中涉及的酸化剂能够有效解离木质纤维素并转化为糖类物质，提高了黄贮秸秆中的葡聚糖(玉米秸秆：处理组45％vs对照组33％；稻草：处理组44％vs对照组33％)和阿拉伯木聚糖(玉米秸秆：处理组24％vs对照组21％；稻草：处理组24％vs对照组21％)的含量，转糖效果明显，有效解决了秸秆饲料口感差、质地硬、不易消化等问题，增加了畜禽消化吸收饲料养分，提高了饲料的营养价值，显著提升了秸秆类资源饲料化高值利用的潜力，促进了秸秆类有机质资源的高值开发利用。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明是直接使用酸化剂处理秸秆原料，使用复合酸化剂对秸秆原料进行前处理效果更佳，改变原料难加工的问题，且操作简洁方便高效。本发明中经酸化处理后样品转糖技术效果明显，显著增加葡聚糖以及阿拉伯糖的含量，改善秸秆饲料的质地和口感以及营养价值，提高畜禽对饲料的消化吸收，提高秸秆饲料的养分，从而提高饲料利用率以及秸秆资源可再生利用率。
总之，本发明所述的秸秆类木质纤维素酸化剂能够有效提高木质纤维素水解转化成糖的效果，解决秸秆饲料口感差、质地硬、不易消化等问题。通过提高饲料糖分，从而增加畜禽消化吸收饲料养分，提高饲料的营养价值，显著增加了秸秆资源用作饲料的价值，促进了可再生资源的有效利用。
具体实施方式
实施例1
所述秸秆类木质纤维素酸化剂由如下重量份的组分组成：过氧硫酸氢钾0.75—1.2份、氢氧化钾2.5—7.5份、柠檬酸钠2.5—7.5份。
实施例2
所述秸秆类木质纤维素酸化剂由如下重量份的组分组成：过氧硫酸氢钾0.65—1.1份、氢氧化钾3.5—6.5份、柠檬酸钠3.5—6.5份、磷酸4.1—6.9份、乙酸3.9—6.1份
实施例3
秸秆类纤维酸化处理方法的如下：
将实施例1或实施例2所述的酸化剂加入到玉米秸秆中混匀，在酸化池中静置2—3d。玉米秆与酸化剂的重量比为1:3至1:9。
实施例4
秸秆类纤维酸化处理方法的如下：
将实施例1或实施例2所述的酸化剂加入到稻草中混匀，在酸化池中静置2—3d。稻草与酸化剂的重量比为1:3至1:9。
实施例5
秸秆类纤维酸化处理方法的如下：
将实施例1或实施例2所述的酸化剂加入到串叶草中混匀，在酸化池中静置2—3d。串叶草与酸化剂的重量比为1:3至1:9。
实施例1为降解木质素但不转糖处理的酸化剂，实施例2为降解木质素后转糖处理的酸化剂。将实施例3-5所得的样品进行木质素含量测定、糖类含量测定和单糖种类测定。采用SPSS 20.0统计软件对试验数据进行单因素方差分析(one-way ANOVA)，结果用"平均值±标准差"表示(表1和表2)。
表1.秸秆类资源酸化处理之后的木质素及聚糖类变化
表2.秸秆类资源酸化处理之后的单糖含量
上述结果表明本发明酸化处理的秸秆类资源中，总体提升了秸秆资源的葡聚糖和阿拉伯糖的含量，玉米秆中葡聚糖与阿拉伯糖含量分别增加了12％和3％，水稻秸秆中葡聚糖与阿拉伯糖的含量分别增加了10％和4％，转糖效果明显，综上所述，酸化处理能够有较强的转糖效果，增加了饲料原料的营养价值，提高秸秆资源饲料化方向的应用，改善秸秆类原料用作饲料时的不足，增加畜禽利用秸秆资源饲料，显著提高秸秆资源的利用率，解决秸秆类资源产量大利用少的不足。
Claims (6)
1.一种秸秆类木质纤维素酸化剂，其特征在于，所述秸秆类木质纤维素酸化剂由如下重量份的组分组成：软化剂0.5—1.5份、降木质素酸化剂0.1—0.8份和转糖酸化剂0.4—1.5份。
2.如权利要求1所述的秸秆类木质纤维素酸化剂，其特征在于，所述软化剂为过氧硫酸氢钾。
3.如权利要求2所述的秸秆类木质纤维素酸化剂，其特征在于，所述降木质素酸化剂由如下重量份的组分组成：氢氧化钾2.5—7.5份、柠檬酸钠2.5—7.5份。
4.如权利要求3所述的秸秆类木质纤维素酸化剂，其特征在于，所述转糖酸化剂由如下重量份的组分组成：磷酸1—10份、乙酸1—10份。
5.如权利要求4所述的秸秆类木质纤维素酸化剂，其特征在于，所述酸化剂由如下重量份的组分组成：过氧硫酸氢钾0.65—1.1份、氢氧化钾3.5—6.5份、柠檬酸钠3.5—6.5份、磷酸4.1—6.9份、乙酸3.9—6.1份。
6.一种秸秆类木质纤维素酸化处理方法，其特征在于，所述方法是按权利要求1至4任一项所述的秸秆类木质纤维素酸化剂中各组分的配比准备秸秆类木质纤维素酸化剂组分；将软化剂加入到秸秆类木质纤维素原料中混匀，反应2—3h后加入降木质素酸化剂混匀，反应1h；最后加入转糖酸化剂混匀，反应2—3d；所述秸秆类木质纤维素原料与酸化剂的重量比为1:3至1:9。
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| 王平等: ""农作物秸秆作为畜禽饲料的研究进展"" * |
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