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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流文献翻译中文版.精品文档.在现有的技术下非水溶性马铃薯淀粉废物转化成还原糖文摘：在这种探索性的工作中，研究了利用不同的非现有技术（超声和微波炉射线）将一个复杂的工业淀粉基解聚为还原糖。之后，还原糖可以转化成为更高的高级醇等提供的化合物。这个实验研究了三种不同的起始物料,他们分别为“马铃薯粉”、“湿土豆泥”、“干土豆泥”。在酸性条件下，马铃薯面粉通过微波辐射，一个小时之内的转化率达到了61%。在低频和高频超声波照射下，120分钟内它的转化率分别是70%和80%。关键词：生物量 基于淀粉的废物 微波辐射 超声辐照1 介绍 在过去的二十年里，世界能
2、源消耗已经猛增了30%。2010年，石油消耗已经增长了大约4%。几乎80%的化石燃料成为主要能源消耗，其中58%是由传输部门所消耗。（尼格和辛格，2011）为了减少化石燃料的消耗，生物量可以考虑成代替能源的一种，因为它是一种丰富和新兴的能源，这种能源可能用作原料。全球生物燃料的生产达到62亿升，在能源方面，这仅仅是全球运输燃料的1.8%。几乎80为乙醇燃料，其余为生物柴油（Scheffran2010，第一章2）。然而，被选的生物量不应该和粮食有冲突，也不可能解决伦理问题。废物转化为能源的过程可以成为再生能源，从而不依赖于化石燃料。因此，我们想向您介绍我们的不可食用的废料转化成高附加值的化合物，
3、然后进行发酵，以提供生物燃料的探索性工作。我们的过程中所用的原料是一家名为Jepuan Peruna Oy的芬兰公司提供的淀粉基废物、马铃薯皮。在2010年，这家公司平均每天产生20吨。马铃薯废物转化为生物燃料的过程可分为两个主要阶段：淀粉基的废物转化（解聚）成还原糖，然后将其转化成高级醇，如丁醇或戊醇。工作的重点是在催化转化的第一部分。生物量的生产也必须是可持续的，这就强调了有必要设计一个渐进的、清洁的、可能的过程，逐步放弃化石能源，随后建设成一个更有利于环境友好型的社会。在绿色化学的十二项原则（阿纳斯塔斯&华纳，1998）指引下，做到这一点是可能的。起初，水被选择作为最便宜和最环保的替代分
4、子有机溶剂。但是，淀粉是一种非水溶性的生物聚合物，这就导致较不活泼的媒体异构系统可能不是均匀的。为了克服这种局限性，我们把自己的目标转到了使用非传统的激活方法。超声波和微波技术的出现，使得我们可以利用一种快速的、清洁的、安全和适应的方式使得淀粉基材料中的非均匀介质得到快速的解聚。图1 “马铃薯粉”，“湿马铃薯污泥”和“干马铃薯污泥”的马铃薯原料的粒度分布图超声的声波的频率范围被定义为20kHz至3MHz，声化学是应用超声化学反应的一种反应过程。电压换能器被用于产生超声。由于超声辐照，液体介质中的反应性可以提高，根据液体中的入射频率，可以通过气泡的生成、胀大和破解所引起的独特的气穴现象，这就导致
5、会有几个物理或化学影响。在低频率范围内，冲击波允许有一个有效的搅拌介质和侵蚀的影响，而在高频率区，爆破时间缩短并且形成自由基（梅森洛里默，2002）。自上世纪30年代以来，已对超声波照射下的降解多糖进行了研究（弗洛斯多夫钱伯斯，1933）。还探讨了在高频率（Czechowska主教、罗基塔、卢特菲、乌兰斯基 &Rosiak）、低频率（Portenlanger &霍伊辛格，1997）下；在强酸、中性环境下，超声碳水化合物的影响。然而，大多数的实验中执行的是水溶性碳水化合物、纤维素的基或支链淀粉，很少有用淀粉的。80年代时，微波加热的影响已得到研究。（格迪等人，1986； 吉格尔，布雷，邓肯& M
6、ajetich，1986）微波是波长在1米到1毫米的范围内的电磁辐射，对应频率分别为300 MHz到300 GHz。微波加热是一种快速加热极性介质设备。当替代的电场被施加时，极性分子进行分子间摩擦。这些摩擦挑起极性分子的加热（卢皮，2006）。1979年，在水中的中性pH值下（汗，约翰逊，&罗宾逊，1979），在稀盐酸（汗，罗宾逊，约翰逊， 1980，俞，陈，Suree，Nuansri，&王，1996），和乙氯乙烯系催化剂以提高水解（kunlan等人，2001），微波辐射解聚淀粉已得到证实。据我们所知，所有这些研究，都探讨了在超声或微波照射下用纯正地道材料来研究退化过程中的生物聚合物的降解过程
7、，但从来没有一个模式是复杂的。这项工作的目的是，通过使用非传统的方法照射到还原糖上，改变一个不可食用的淀粉的工业废物，但在另一个篇文章中将被视为可进一步的转化为高级醇。2 实验细节2.1 原料 超声波浴是一种5L的工作频率在24 的“克里双阴极充气三极管”。在500kHz下，用A100毫升自制的超声波反应器进行实验。根据标准化量热法，木村等人测定了30W的声功率（1996）。一个耐热玻璃和20kHz金属超声探头分别用75的振幅用的金属探头可以产生声功率17和86瓦的声功率。超声波反应器配有冷却循环的系统以确保有效的温度控制。微波辐射下的实验进行单声道模式合成微波PROLABO Synthewa
8、veS402（电力600W）。反应堆玻璃器皿管适合微波与20毫升容量。为了与非常规激活方法比较，无机械搅拌下的实验（“零”实验）在斯图尔特热板搅拌器SC162油浴中进行。这个设备的加热器功率为700W。2.2 实验方法在蒸馏水中性、碱性（1molL1NaOH）或酸性（3molL1H2SO4）环境下用三种原料-马铃薯粉，湿土豆污泥和干土豆污泥进行试验。在超市购买的“土豆粉”是纯粹的马铃薯，仅由淀粉组成，并以它作为参考材料。“湿马铃薯污泥”是污泥废物产品的工业生产的土豆皮，由芬兰Jepuan Peruna Oy公司提供。此污泥由三分之二的水（67）和三分之一的干物质组成（33）。后者用一个土豆旋转
9、削皮机除去大约一厘米的所有周围的马铃薯皮。糖的重量百分比是由总污泥的水解干物质得到，其主要成分的为葡萄糖（80.2），甘露糖（4.9）和半乳糖（3.2）。超过88的干物质的“湿马铃薯污泥”可以被考虑作为总糖单位。使用被称为“干马铃薯污泥的第三原料”，是真空管线下干燥的湿淤渣，在运行之前用研钵和杵碾碎。图2 扫描电镜图片（a）“土豆粉”（b）“湿土豆污泥”及（c）“干土豆污泥”的原材料。每个起始原料是加入硫酸（H2SO43molL-1）蒸馏水或（NaOH1molL-1），以得到3 %（重量）溶液。由于结果不佳或在碱性条件下，难以进行糖化作用，只有少数实验用氢氧化钠进行。氢氧化钠用于纤维素水解的前
10、处理（西尔弗斯坦，Boyette，陈，真尔马-Shivappa，Boyette&奥斯本，2007）。机械搅拌和超声辐照过程中照射60分钟，而微波流程照射120分钟。试验在室温下或60。C下进行反应，经过7000trmin1离心分离15分钟得到的混合物。通过47毫米尼龙0.45米滤膜获得过滤的液相，这样得到明确的解决方案并且大量的糖也得到的了分析。酸性溶液一分为二，一部分中和钠氢氧化颗粒不多，以达到一个基本的pH值。用碳酸钡中和分析另一部分总还原糖，在硅藻土上过滤。另一方面，固相用真空管线或低温烘箱烘干。在酸性条件下解聚的原料通过真空管线用蒸馏水洗涤3次以便淬灭水解再离心7000trmin130
11、分钟。结果是两次测量的平均值。2.3 分析 根据用1二硝基水杨酸（DNS）的总还原糖（TRS）的方法和米勒技术确定还原糖的量（米勒，1959）。2毫升基于解聚的淀粉溶液样品加入2毫升1的DNS试剂溶液中。将所得的溶液煮沸10分钟。然后，为了保持着色反应，倒入1毫升的40的酒石酸钠钾溶液，冷却至室温以便淬灭氧化反应。该溶液用紫外-可见分光光度计，瓦里安Cary50执行扫描，在575nm处的波长分析。在各溶液中TRS（总还原糖）的浓度是根据一个标准计算曲线进行核算。用布鲁克道尔顿速度（布鲁克道尔顿公司）、基质辅助激光解吸电离-飞行时间（MALDI-TOF）质谱仪分析了最高还原糖糖率，揭示了组合物和
12、所得到的还原糖的性质。认为 2,5-二羟基苯甲酸（DHB）的浓度为50 mg mL-150毫升1英寸水。通过激光衍射粒度仪马尔文的Mastersizer2000测定原料颗粒的粒度分布。涂有金/钯的原料在8 kVJEOLJSM-6100型扫描电子、二次电子模式的显微镜下操作并观察。3 结果与讨论3.1 原材料的表征 三个原料的粒度分布示于图1。图1 “马铃薯粉”、“湿马铃薯污泥”和“干马铃薯污泥”的马铃薯原料的粒度分布图如图1所示， 三个起始原料，显示不同的颗粒尺寸分布湿土豆泥的物质显示最高的颗粒尺寸分布的平均直径656米，用双种群平均直径在40到656米。“马铃薯粉”和“干土豆泥”两种材料显示
13、更小的颗粒粒度分布。而前者具有平均粒径为42米的单一的群体，“干土豆污泥”人口中位数为53米的双主人口，另一个是450米以上。从这些结果中我们可以预见，和“干土豆污泥”和“马铃薯淀粉”相比，显示656米平均粒度分布的“湿土豆泥”的物质可能是不太适合异构解聚反应。而SEM分析和以前的分析相比，“土豆粉”的材料显示，只有单一的淀粉粒（图2a），“湿土豆污泥”和“干土豆泥”的材料显示不仅是单一的，而是也凝集颗粒（分别为图2b和c)。此外，“湿土豆污泥”材料的聚合率比“干土豆污泥”的聚合率高得多，“湿土豆污泥”也显示了单颗粒。和别人相比，此聚集似乎首次正确地提出绘制假设的“湿土豆污泥的物质”预期要比别
14、人的预期反应性低。3.2 没有处理的样品 与在相同的实验条件下没有任何搅拌的酸性溶液中3（重量），3M硫酸溶液，60 C，2小时。进行“零”样品为了确定还原糖量。整个反应过程中，在反应器底部除去起始原料。“土豆粉”、“湿土豆污泥”和干土豆污泥的还原糖的结果分别为2.0，0.5和2.5（0.1）。实验中根据所获得的结果，在中性和碱性条件下或室内温度的情况下被丢弃（参见3.3节）。3.3 机械搅拌机械搅拌的实验研究首先不仅仅是完成了优化实验条件，也可以用得到的结果与使用超声波和微波激活进行比较。以避免任何补充的粘度问题，A的选择负载为3的起始材料，这一问题在两个不同的温度室温和60C下，可以隐藏的
15、起始原料的性质效果。对于所有的三个基质得到的结果都显示于在表1中。无论pH值为多少，解聚反应都不可能发生在室温下（条目1-9）。当温度上升到60C时，反应没有发生或一个小两中性（条目13-15）和基本型（条目10-12）pH值。在酸性条件下，三个起始原料得到的还原糖数量不同，“土豆粉”材料获得恢复产量最高。正如预期的那样，“湿土豆泥”材料显示着一个非常复杂的模式和最大颗粒粒度分布，得到解聚率的最低。根据这些初步的结果看，丢弃了基本条件。即使在酸性条件下，得到最好的转化率也显示，所有的三个起始原料在中性条件下反应也是微弱的，但不属于可忽略不计的反应。虽然得到非常少量的还原糖，通过超声带来的影响或
16、者微波照射可能提高的过程和中性条件不能因此被丢弃。一个MALDI-TOF分析了对马铃薯粉在硫酸中，在60C的120分钟（36还原糖）减少糖。所收购的频谱显示丰富的各种低聚糖（4，5和6糖苷单位）和许多的多糖的量较小。接下来的章节介绍第一次使用超声波照射得到的结果与第二个与微波辐射的使用得到的结果。图4 （a）20千赫超声波喇叭钛探头和（b）20千赫的派热克斯玻璃探针（吉安卡洛克拉沃托教授，都灵大学）。表1影响机械搅拌的三个起始原料（马铃薯粉/湿土豆泥/干土豆泥-氢氧化钠摩尔L-1/中性/H2SO43摩尔L-1-室温/60C-2小时-3）。条目原材料pH温度 (C)% 还原糖1马铃薯粉基本RT2
17、湿土豆污泥基本RT3干土豆污泥基本RT0.10.14马铃薯粉中性RT0.20.15湿土豆污泥中性RT3.00.26干土豆污泥中性RT3.00.27马铃薯粉酸性RT0.20.18湿土豆污泥酸性RT0.4 0.19干土豆污泥酸性RT0.40.110马铃薯粉基本6011湿土豆污泥基本6012干土豆污泥基本6013马铃薯粉中性600.20.114湿土豆污泥中性603.00.215干土豆污泥中性602.60.116马铃薯粉酸性6036.01.817湿土豆污泥酸性608.50.418干土豆污泥酸性6029.3 1.53.4 超声波照射本节中使用的两个入射超声波频率，20和500千赫。前者是一个低频率，有利
18、于发生强大的物理效果。这样的频率，它可以预料聚集的“湿土豆泥”材料可能遭受解体，随后让被困淀粉粒释放到溶液中，以提高整体反应。然而，在强酸性条件下通常避免是金属超声波探头直接浸泡到溶液中，防止腐蚀损害赔偿。因此，几个替换解决方案已经尝试来克服这个限制。起初，浸入反应溶液在超声浴中装满水。该系统仍然可能是不那么完善，作为反应溶液不是直接接触于超声源，因此，它是一种间接的照射模式。第二，我们也可以牺牲金属（图4a）或一个高硅硼探头（图4b）的一个直接浸入反应溶液。它很明显金属探头遭受强腐蚀现象；然而，传递到反应溶液的超声波功率远远高于用高硅硼探针。这种差异是由于两种材料的机械性能的传输声波。这是为
19、什么我们牺牲金属喇叭以作比较的原因。包括20 kHz在内的总结所获得的结果显示在下面的表2和图5。表2 不同的低频率系统的解聚率的淀粉质原料（马铃薯粉/湿土豆泥/干土豆泥-中性/H2SO4 3摩尔L-1的影响-室温/60C-2小时-3重量）。项目原料装置和频率（kHz）pH温度%还原糖1马铃薯粉浴；24中性RT0.20.12湿土豆污泥浴； 24中性RT3干土豆污泥浴；24中性RT0.20.14马铃薯粉浴；24酸性RT0.20.15湿土豆污泥浴；24酸性RT0.30.16干土豆污泥浴；24酸性RT0.30.17马铃薯粉浴；24中性600.30.18湿土豆污泥浴；24中性600.30.19干土豆污
20、泥浴；24中性600.20.110马铃薯粉浴；24酸性6069.83.511湿土豆污泥浴；24酸性606.10.312干土豆污泥浴；24酸性6047.92.413马铃薯粉高硼硅探头；20酸性6010.50.514湿土豆污泥高硼硅探头；20酸性600.40.115干土豆污泥高硼硅探头；20酸性6012.70.616马铃薯粉高硼硅探头；20中性600.00.017湿土豆污泥高硼硅探头；20中性600.00.018干土豆污泥高硼硅探头；20中性600.00.019马铃薯粉Sacrifial 探头；20酸性60100.05.0图5 “土豆粉”、“湿土豆污泥”和“干土豆泥”中获得的还原糖百分比（H2SO
21、4摩尔L-1的解聚，比较不同的低频超声设备-60C-2小时-3重量）。.正如先前已经注意到的，无论超声波装置、起始材料的性质和pH值是什么，在室温温度下都没有发生反应（表2，表项1-6）增加的工作温度高达60C产生了所有三个出发淀粉基材料的解聚。在超声波浴中，“湿土豆泥的物质得到还原糖少（表2中，条目11 ）比“马铃薯粉”（表2中，条目10）或“干马铃薯污泥”少（表2，条目12）。即使是超声浴间接照射方法，再次发现淀粉质原料的颗粒大小的分布紧跟解聚的趋势。在间接超声波照射下（表2，条目10）和简单的机械搅拌相比，总还原糖浓度几乎是两倍。财和他的同事获得的结果与直接照射类似（财金，1994年）。
22、从3（重量）纯的玉米淀粉在一个25 kHz喇叭辐射120分钟温度达到在100C0.5 molL-1的硫酸溶液的环境里能得到81的葡萄糖产量。以避免发生糊化。超过60/65C，也能减少能量消耗。温度是一个必须考虑在内的参数，虽然较高的温度可以降低空化气泡的效率（蒸气压气泡穿透）它表明，蔗糖水解速度在75C而不是50C（考尔多什&卢斯，2001）。随后的实验在较高的硫酸浓度下执行。因此，对于在60 C在3.0 molL-1的硫酸浴120分钟的超声波下，马铃薯粉（淀粉）的解聚，得到约69的还原糖。20千赫探头的腐蚀达到100。比较的结果包括标准的可溶性淀粉转化为葡萄糖的水解，在35千赫的超声波浴中（
23、梅克齐，阿奎斯图奇，阿米奇，卡尔达里利，2002）照射在醋酸和甲酸1M120分钟时，葡萄糖分别达到99.2和88.1。因为杜波依斯的色度干扰分析，作者采用非氧化酸。耐热玻璃超声波探头得到的解聚率最低。随着获得的17W的声功率，探头也表现出一定的热量。微弱的声功率和温度过低，很可能是解释低还原糖解聚率的原因。低频率达到牺牲金属探针时，超声波照射下得到的最好结果。（表2中，条目19）。超声检查可以扰乱和破坏淀粉颗粒的低频辐射，可能是受到高产生的声功率（86W）的影响。Jambrak和他的同事发现，24千赫的超声波探头破坏结晶区的声功率高淀粉颗粒并且减少照射后的玉米淀粉10重量的悬浮液的浊度。浊度的
24、降低直接关系到淀粉颗粒的降解。还原糖是水溶性的，而淀粉是不溶性的。但是，我们无法用“湿土豆污泥”和“干土豆污泥”的材料进行其他实验，因为120分钟后，在强酸性环境下探针遭到严重破坏。这表明低频率的电位超声波克服了设计有效的防酸的超声波探头而得到还原糖，但同时也是一个障碍。之后，我们探讨了高频率的超声波对反应速率照射的影响。 与此相反，在这样一个的频率范围内，特别是200和600千赫之间，抑制了物理效应，但超声降解的水得到主要负责聚合物降解的OH。但在这样的高频率的物理效应的消失，避免使用强烈的异构解决方案，以防止我们使用超过3的解决方案。得到的结果示于表3。表3 高频系统的解聚率的淀粉质原料（
25、马铃薯粉/湿土豆泥/干土豆泥-中性/H2SO4 3摩尔L-1-室温/60 C-2小时-3）的影响项目原材料仪器和频率（kHz）PH温度%还原糖1马铃薯粉500中性RT0.20.12湿土豆污泥500中性RT1.50.13干土豆污泥500中性RT1.70.14马铃薯粉500酸性RT0.20.15湿土豆污泥500酸性RT0.30.16干土豆污泥500酸性RT0.30.17马铃薯粉500中性RT0.40.18湿土豆污泥500中性RT1.60.19干土豆污泥500中性RT1.30.110马铃薯粉500酸性RT87.44.411湿土豆污泥500酸性RT12.60.612干土豆污泥500酸性RT25.31.
26、3再次，在60 C的酸性条件下，可获得最好的结果，无论起始的淀粉基材料是什么。和“湿土豆污泥”的水解相比，干燥后的“土豆粉”和“干土豆泥”的水解能够最高转换成糖。在这种情况下，实验过程中，土豆皮的集聚可以容易地观察到，并可以解释其高的粒度分布（图1）。在高频率的情况下，介质中空化气泡迅速受到了牵连，而不能很好挑起高效的混合效果解聚率。最高产量的87，达到了“马铃薯粉的物质解聚（表3，进入10），完全是由一个简单的矩阵与一个单独的粒子粒度分布所构成。这三个系列的实验（机械搅拌，低频和高频）遵循类似的趋势，“湿土豆泥”的物质转化率总是最低，“干土豆污泥”和“马铃薯面粉”为最高。研磨前处理的马铃薯皮
27、（“干土豆污泥”）允许马铃薯淀粉颗粒的解放也可以得到1，4-糖苷键的水解。然而，对于水解，高的颗粒聚集在湿马铃薯颗粒高聚合污泥的物质同样减少这些联系。然而，低和高超声波频率可以通过同样的效果是不能得到承认的。不同的效果得到非常相似的转化率。为了澄清这一点，MALDI-TOF上进行了分析，“土豆粉”的物质在酸性条件60 C、低和高的超声波频率处理下，以符合最终还原糖成分的差异。分析在图6中给出。分析显示，将从原料中所得的物质解聚。本节中使用的两个入射超声波频率，500和500千赫。前者是一个低频率，有利于发生强大的物理效果。这样的频率，它可以预料聚集的“湿土豆泥”材料可能遭受解体，随后让被困淀粉
28、粒释放到溶液中，以提高整体反应。然而，在强酸性条件下通常避免是金属超声波探头直接浸泡到溶液中，防止腐蚀损害赔偿。因此，几个替换解决方案已经尝试来克服这个限制。起初，浸入反应溶液在超声浴中装满水。该系统仍然可能是不那么完善，作为反应溶液不是直接接触于超声源，因此，它是一种间接的照射模式。第二，我们也可以牺牲金属（图4a）或一个高硅硼探头（图4b）的一个直接浸入反应溶液。它很明显金属探头遭受强腐蚀现象；然而，传递到反应溶液的超声波功率远远高于用高硅硼探针。这种差异是由于两种材料的机械性能的传输声波。这是为什么我们牺牲金属喇叭以作比较的原因。包括20kHz在内的总结所获得的结果显示在下面的表2和图5
29、。正如先前已经注意到的，无论超声波装置、起始材料的性质和pH值是什么在室温温度下都没有反应发生（表2，表项1-6）增加的工作温度高达60C产生了所有三个出发淀粉基材料的解聚。在超声波浴中，湿土豆泥的物质得到还原糖少（表2中，条目11）比“马铃薯粉”（表2中，条目10）或“干马铃薯污泥”（表2，条目12）。即使是超声浴间接照射方法，再次发现淀粉质原料的颗粒大小的分布紧跟解聚的趋势。在间接超声波照射下（表2，条目10）和简单的机械搅拌相比，总还原糖浓度几乎是两倍。财和他的同事获得的结果与直接照射类似（财金，1994年）。从3（重量）纯的玉米淀粉在一个25kHz喇叭辐射120分钟温度达到在100C0
30、.5 molL-1的硫酸溶液的环境里能得到81的葡萄糖产量。以避免发生糊化。超过60/65C，也能减少能量消耗。温度是一个必须考虑在内的参数，虽然较高的温度可以降低空化气泡的效率（蒸气压气泡穿透）它表明，蔗糖水解速度在75C而不是50C（考尔多什&卢斯，2001）。随后的实验在较高的硫酸浓度下执行。因此，对于在60 C在3.0 molL-1的硫酸浴120分钟的超声波下，马铃薯粉（淀粉）的解聚，得到约69的还原糖。20千赫探头的腐蚀达到100。比较的结果包括标准的可溶性淀粉转化为葡萄糖的水解，在35千赫的超声波浴中（梅克齐，阿奎斯图奇，阿米奇，卡尔达里利，2002）照射在醋酸和甲酸1 M 120
31、分钟时，葡萄糖分别达到99.2 和88.1。因为杜波依斯的色度干扰分析，作者采用非氧化酸。耐热玻璃超声波探头得到的解聚率最低。随着获得的17W的声功率，探头也表现出一定的热量。微弱的声功率和温度过低，很可能是解释低还原糖解聚率的原因。低频率达到牺牲金属探针时，超声波照射下得到的最好结果。（表2中，条目19）。超声检查可以扰乱和破坏淀粉颗粒的低频辐射，可能是受到高产生的声功率（86 W）的影响。Jambrak和他的同事发现，24千赫的超声波探头破坏结晶区的声功率高淀粉颗粒并且减少照射后的玉米淀粉10重量的悬浮液的浊度。浊度的降低直接关系到淀粉颗粒的降解。还原糖是水溶性的，而淀粉是不溶性的。但是，
32、我们无法用“湿土豆污泥”和“干土豆污泥的材料进行其他实验，因为120分钟后，在强酸性环境下探针遭到严重破坏。这表明低频率的电位超声波克服了设计有效的防酸的超声波探头而得到还原糖，但同时也是一个障碍。之后，我们探讨了高频率的超声波对反应速率照射的影响。 与此相反，在这样一个的频率范围内，特别是200和600千赫之间，抑制了物理效应，但超声降解的水得到主要负责聚合物降解的OH。但在这样的高频率的物理效应的消失，避免使用强烈的异构解决方案，以防止我们使用超过3的解决方案。得到的结果示于表3。 再次，在60 C的酸性条件下，可获得最好的结果，无论起始的淀粉基材料是什么。和“湿土豆污泥”的水解相比，干燥
33、后的“土豆粉”和“干土豆泥”的水解能够最高转换成糖。在这种情况下，实验过程中，土豆皮的集聚可以容易地观察到，并可以解释其高的粒度分布（图1）。在高频率的情况下，介质中空化气泡迅速受到了牵连，而不能很好挑起高效的混合效果解聚率。最高产量的87，达到了“马铃薯粉”的物质解聚（表3，进入10），完全是由一个简单的矩阵与一个单独的粒子粒度分布所构成。这三个系列的实验（机械搅拌，低频和高频）遵循类似的趋势，“湿土豆泥”的物质转化率总是最低，“干土豆污泥”和“马铃薯面粉”为最高。研磨前处理的马铃薯皮（“干土豆污泥”）允许马铃薯淀粉颗粒的解放也可以得到1，4-糖苷键的水解。然而，对于水解，高的颗粒聚集在湿马
34、铃薯颗粒高聚合污泥的物质同样减少这些联系。然而，低和高超声波频率可以通过同样的效果是不能得到承认的。不同的效果得到非常相似的转化率。为了澄清这一点，MALDI-TOF上进行了分析，“豆粉的物质”在酸性条件60 C、处理低和高的超声波频率下，以符合最终还原糖成分的差异。分析给出在图6。分析显示，从发出的组合物、将所得解聚（图6a和b)在不同的进程的还原糖到机械搅拌（图3）存在一些差异。根据事件发生的频率，超声在不同强度的降解淀粉的退化与低聚糖之间选择度上都有影响。在24千赫（图6a），一个主要密集峰可以在507 g.mol-1处观察到，它可以代表三个糖苷单元的低聚糖，而在500千赫（图6b），在
35、734的主峰处，4糖苷单位代表低聚糖。其次一个强大的超声波选择性很可能出现在高频照射下。幸和同事注意到，在20和500kHz下（Koda等人，2011）这已经影响到四种水溶性大分子（甲基纤维素，普鲁兰多糖，葡聚糖和聚乙烯）的降解。叔丁醇的自由基清除剂在两个频率的利用表明，高频率照射负责产生碳水化合物的自由基。在20千赫时，降解率略有减少，而在500千赫的自由基清除剂完全抑制降解。最后，在机械搅拌下（图3），与4-6糖苷单位量低聚糖差不多。 3.5 微波辐射即使一些专门从事这一领域的研究人员相信特殊效应的存在，在室温下我们丢弃了实验温度。此外，以往的显示的结果表明，没有发生解聚反应，在碱性或中性
36、条件或很少发生。因此，这些实验条件下被丢弃。在中性溶液和高温度下对每10的淀粉悬浮液照射和加压20分钟，并获得了几乎10的还原糖（可汗等人，1979），但在相似的条件盐酸（0.014摩尔L-1 ）溶液在5分钟之内，可得到88%的还原糖（可汗等人，1980）。为了解聚20gL- 1的纯的直链淀粉,酸水解前，用微波进行预加热处理.随着治疗前的10分钟内，按20的照射功率，和10分钟的酸水解，完成97以上的单糖，而1小时前在90 C的处理和6小时的酸水解的时间是必要的，以达到相同的产率。总所周知，对于合成的单，二和低聚糖，波加热是一个强大的工具(科尔萨罗、基亚基奥、皮斯塔拉&罗密欧,2011)。在酸
37、性条件下获得的结果示于表4。通过在60分钟内达到61的还原糖，“马铃薯粉”的材料再次获得率最高的糖，“湿土豆泥”材料产量率下降到一个可怜的6，水性介质中的分子间的摩擦不允许有效混合，因此引发的自然倾析的异质衬底，即使当配备微波有机械搅拌器的烘箱，真宗情况是有可能的。由于微波装置所产生的高能耗，最低可以想象的反应时间为60分钟。为了比较微波辐射下获得的糖组成。MALDI-TOF分析“土豆粉”的物质反应60分钟后进行。 进行的反应（表4，第1项）在图7示出。MALDI-TOF分析了微波辐射和机械搅拌揭示了类似的结果，与没有检测到低聚糖选择性，和超声波条件下相反。淀粉基材料在机械搅拌和微波照射条件下
38、的解聚不比别的特定。4 结论 图8总结了所有的在酸性条件下使用不同的激活方法的解聚产量。无论在任何激活方法下，“土豆粉”获得发病率最高，最低的是“湿土豆泥”，仅用做参考。这些结果证实了我们的第一个假设，这个假设的矩阵的复杂性超出了解聚率。在高频率的超声波中已发现解最高聚率，在120分钟内是87。高转化率和MALDI-TOF分析都证实，这样的频率显示对于生物聚合物的解聚有潜在的希望。在低频率的超声波中，最强大的系统中最高的转换在减少糖的产量。一个典型的例子中，声学功率超声波浴是不够高的，因为它是一种间接的模式和从倒塌的空化释放的能量不能打破细胞马铃薯污泥。一个直接的照射带来了更高的声功率和混合。
39、然而，避免在强酸性条件下，我们进一步探讨使用一个金属探针，除了从单一实验中牺牲金属角，从单一的实验跑了牺牲的金属角。在120分钟里获得“土豆粉”的总解聚，这要归功于其密集的声功率。正在进行中的工作中设计了防腐蚀超声波探头。微波辐射下60分钟内获得马铃薯粉的70的高转化率是有希望的。但是由于微波技术并没有带来任何特定或特定的力学效应，“湿土豆泥”和“干土豆泥”的转化率根据这样的技术戏性地下降。具有低的重量进行这种探索性研究百分比，不能被认为是一个工业过程。已经在低频率的超声波浴下对于比较集中的起始原料进行了实验。似乎是最佳的解聚率达到约13（重量），但是一些配套工程仍在进行中。鸣谢这个项目是由芬兰科学院（2008-2011年）一个可持续能源研究计划的一部分。作者非常感谢该地区罗纳-Aples对于CIBLE-2011该项目的经济支持。作者也很感谢Jepua Peruna Oy公司提供的原料和A.杜兰德-泰拉松（CERMAV - CNRS）参与微观分析。的感谢吉安卡洛克拉沃托教授，都灵大学（药物科学与技术系）和超声20kHz的高硼硅探头。复达欣基金会是公认的个人补助（AH）。