增溶预处理调控生物质表面化学促进酶解效率机理

摘要

本研究将离子液法、水热法和环保型增溶法预处理分别处理针叶木和阔叶木,并将预处理后样品进行酶促反应.通过采用X-射线光电子能谱学(XPS)和二次飞行时间质谱仪(ToF-SIMS)对生物质化学组分在细胞壁表面分布变化,发现三种预处理增效酶解反应机理差异较大.结果表明离子液体(1-乙基-3-甲基咪唑乙酸酯,1-丁基-3-甲基氯化咪唑)在室温下进行预处理能够使生物质纤维发生润胀,使纤维细胞壁表面木质素分布发生改变,且针叶木和阅叶木变化截然相反.水热预处理能够降低针叶木纤维表面木质素分布,增溶预处理相比另外两种预处理方法,能够明显减少原料纤维表面木质素的覆盖有利于纤维素酶促水解.ToF-SIMS的检测结果进一步证明预处理和酶解过程中,纤维素和木质素在纤维表面的分布密度与位置变化,阅叶木中的碳水化合物比针叶木中的碳水化合物降解得更多.由于表面木质素脱除暴露更多纤维素,因此增溶预处理能使桦木葡萄糖得率从5.1％提高到83.9％,明显比松木水解得到的葡萄糖高得多.