随着化石能源的日益危机和环境污染的日趋加重,寻找一种可再生能源已迫在眉睫。燃料乙醇被普遍认为是一种非常理想的可再生能源。利用生物质制备燃料乙醇,生物质的水解程度直接决定着乙醇的产量,也就决定燃料乙醇的生产成本。本文以海南盛产的参薯为原料,探讨各种水解方法对参薯淀粉和多糖水解的影响,以还原糖得率为评价指标,探讨参薯干粉最佳糖化工艺条件,并建立参薯水解过程动力学模型或参数。参薯(Dioscorea alata Linn)中含有丰富的淀粉和杂多糖等碳水化合物,经初步分析：其淀粉含量高达71.96%,参薯的水解物是制备燃料乙醇的理想原料。本课题以葡萄糖为标准,以DNS做显色剂,选择最大吸收波长470nm,检测参薯中总还原糖含量。该法测定重现性好,标准回收率高,相对误差小,重现性试验相对标准偏差为2.98%(n=12),标准平均回收率为100.78%。利用该法跟踪考察参薯的水解和水解物发酵制备燃料乙醇的全过程,操作简便,效果好。本文研究参薯干粉酶水解、酸水解及微波辅助酸水解等多种糖化方法。酸水解所用的酸是盐酸,酶水解所用的酶是α-淀粉酶和糖化酶。探讨每种糖化方法中不同因素对参薯水解的影响。具体做法是先通过单因素实验考察参薯水解主要影响因素,然后再通过正交优化或响应面分析试验,确定每种糖化方法的最佳工艺条件,由此确定相应的水解参数和建立相关水解反应的动力学模型。其结果如下：高温液态α-淀粉酶作用于参薯粉浆遵循Michaelis-Menten方程,其米氏常数Km=80.84mg/mL,最大反应速度Vm=1.26mg/(mL·min)-1。最佳液化条件为温度为90-C、pH值为5.6、底物浓度为40mg/mL,酶用量为0.07mL/g,液化时间为50min,液化后的还原糖得率为52.95%。参薯粉浆液化后,再用糖化酶进一步糖化,糖化酶用量0.003g/g,pH4.4,糖化温度60℃,糖化反应时间8h,水解液中还原糖的得率高达76.57%,比液化液提高23.62%。参薯粉浆中的多糖水解率达95.77%。用液态高温α-淀粉酶水解参薯粉浆,再经糖化后,可顺利接种发酵制备燃料乙醇。盐酸作用于参薯粉的试验结果表明当某一因素固定,要达到反应最佳状态,其他几个因素是此消彼长的关系。当料液比一定时,水解温度越高,水解所需酸浓度越低,水解时间越短。物料粒度为100目、料液比为1：10,反应温度为115℃,盐酸浓度为0.6mol/L,水解时间为1h时,参薯水解液中还原糖得率可达82.13%。假定参薯粉浆中多糖的酸水解过程遵循一级连续不可逆均相反应,运用Saeman模型对参薯水解过程进行动力学拟合,建立简化的水解反应动力学方程,能真实的反映参薯水解过程,预测试验结果。参薯粉浆中多糖酸水解过程中,葡萄糖的生成速率远大于葡萄糖的分解速率,适当提高反应温度,可提高k1/k2比值,有利于葡萄糖的生成,反应活化能为41.841KJ/mol。初步探讨了参薯粉浆在微波辅助条件下酸法糖化,通过单因素试验,初步确定各因素水平值的理想范围,利用Box-Benhnken中心组合试验原理,运用Design-Expert分析软件,经多元回归拟合,最佳的水解条件为：盐酸浓度0.49mol/L、液固比27.65mL/g、微波时间37.17min、微波功率160W,水解液中还原糖得率理论值为73.99%,实验值为73.26%,响应面法对参薯粉浆中多糖酸水解的优化是可行的,具有实际应用价值。