高固体负荷下尿素预处理对玉米秸秆主要成分和结构的影响

该研究将尿素作为单独预处理试剂,利用大豆粉中的脲酶促进尿素向NH3的转化,预处理过程中采用较高固体负荷,试图在相对较低温度下通过尿素的转化实现玉米秸秆的气态NH3预处理,系统研究预处理过程中的总固体负荷(Total Solids,TS)、大豆粉与秸秆质量比、尿素与秸秆质量比、预处理温度和预处理时间对玉米秸秆的主要成分及其表面形态结构和基团结构的影响,获得高TS下尿素预处理玉米秸秆的较优条件.结果表明,质量分数50％TS的尿素预处理能够很好的保护秸秆中的糖类;大豆粉中的脲酶可以显著提高尿素预处理秸秆中葡聚糖和阿拉伯聚糖的含量;秸秆葡聚糖的含量随着尿素与秸秆质量比、预处理温度和预处理时间的增加而增加,而木质素、木聚糖和阿拉伯聚糖含量的差异不显著;质量分数50％TS、1:20大豆粉与秸秆质量比、1:1尿素与秸秆质量比、80℃预处理温度、10 d的预处理效果最优,预处理后玉米秸秆木质素、葡聚糖、木聚糖和阿拉伯聚糖的质量分数分别达到14.20％、51.75％、20.67％和4.23％;尿素预处理秸秆过程中,C-O基(1032 cm-1)波动最显著,木质素和羟基肉桂酸键破裂明显,证明了高TS下,利用尿素实现气态NH3预处理玉米秸秆的可行性,为尿素预处理理论体系的研究提供基础.