纳米纤维素晶体的酶法制备与表征

摘要

地球上的资源日益枯竭，可再生资源的利用越来越受到人类的重视，纤维素作为一种广泛存在于自然界的资源，以其再生性、价格低廉，受研究者青睐。纤维素在一定条件下可降解为纳米纤维素晶体（NCC），因其比表面积大，反应活性大，在很多工业领域具有广阔的应用前景，并能替代一些来自于石油化工的高分子产品。
　　 本文主要用纤维素酶酶解棉纤维制备纳米纤维素晶体，研究一些金属离子、表面活性剂以及聚乙二醇系列（PEG）对内外切酶酶活的影响，以及预处理方式和反应条件对制备NCC得率的影响与形貌的控制。金属离子、表面活性剂以及PEG系列对内外切酶酶活的影响的实验表明，K+的浓度为0．9 mg/ml、Ca2+的浓度为0．3 mg/ml、Zn2+的浓度为1．2 mg/ml、Cu2+的浓度为1．2mg/ml、吐温80的浓度为0．2％、十二烷基苯磺酸钠的浓度为0．05％、PEG10000浓度为0．1％的时候，能较好的提高内切酶活。在NCC的制备过程中，加入上述添加剂，研究其对产率与形貌的影响，实验发现吐温80的浓度为0．2％、十二烷基苯磺酸钠的浓度为0．05％、PEG10000浓度为0．1％能较有效的提高NCC的产率，反应体系中加十二烷基苯磺酸钠的效果最好，不仅能提高NCC的产率，而且能调控其形貌。预处理方式和和反应条件对NCC的得率的影响研究结果表明，氢氧化钠预处理要优于超声波、二甲基亚砜处理两种方法。在pH值为4．8，酶用量为13 FPIU/g棉纤维，45℃下反应两天所得的NCC分散性好。并用LS、TEM、FITR、XRD等进行表征，用超声波预处理所制备的NCC还具有纤维素纤维素Ⅰ的晶形，而氢氧化钠预处理制备的NCC则是纤维素Ⅱ晶形，其结晶度提高，聚合度降低但保持着天然纤维素的基本化学结构。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

1.1 纤维素化学基础理论

1.1.1 纤维素的结构

1.2 纳米纤维素晶体的制备方法

1.2.1 纤维素的预处理技术

1.2.2 无机酸水解法

1.2.3.氯气氧化处理法

1.2.4.酶水解法

1.2.5 生物法制备细菌纳米纤维素

1.3 纳米纤维素晶体的性质

1.3.1 纳米纤维素晶体结晶区的晶形

1.3.2 纳米纤维素晶体的热解性

1.3.3 纳米纤维素胶体的触变性与流变

1.4 纳米纤维素晶体的用途

1.5 纤维素酶及其水解纤维素的作用机理

1.5.1 纤维素酶的组成及分子结构

1.5.2 纤维素酶的作用机理

1.5.3 影响纤维素酶降解纤维素效率的因素

1.6 论文的研究意义和内容

1.6.1 研究意义

1.6.2 研究目标

1.6.3 研究内容

第二章 无机盐对纤维素酶内切酶和外切酶活性影响的研究

2.1 实验部分

2.1.1 实验原料

2.1.2 实验仪器

2.1.3 实验方法

2.2 结果与讨论

2.2.1 金属离子对纤维素内外切酶酶活力的影响

2.2.2 不同价态阴离子对内外切酶酶活的影响

2.3 本章小结

第三章 表面活性剂和PEG系列对纤维素酶内切酶和外切酶活性影响的研究

3.1 实验部分

3.1.1 实验原料

3.1.2 实验仪器

3.1.3 实验方法

3.2 结果与讨论

3.2.1 表面活性剂对纤维素酶内外切酶活力的影响

3.2.2 PEG对纤维素酶内外切酶活力的影响

3.3 本章小结

第四章 超声波预处理法纳米纤维素晶体的制备及其表征

4.1 实验原料与仪器

4.1.1 实验原料

4.1.2 实验仪器与设备

4.1.3 、实验方法

4.2 结果与讨论

4.2.1 超声波预处理对酶解反应与纳米纤维素晶体的影响

4.2.2.酶解反应条件对纳米纤维素晶体的制备的影响

4.3.2 加激活剂或抑制剂对酶解反应的影响

4.3 本章小结

第五章 化学方法预处理纳米纤维素晶体的制备及其表征

5.1 实验原料与仪器

5.1.1 实验原料

5.1.2 实验仪器与设备

5.1.3 、实验方法

5.2 结果与讨论

5.2.1 二甲基亚砜预处理对酶解反应与纳米纤维素晶体的影响

5.2.2 NaOH预处理对酶解反应与纳米纤维素晶体的影响

5.2.3 加激活剂或抑制剂制备纳米纤维素晶体

5.3 本章小结

结论

本文的创新之处

今后进一步的研究方向

参考文献

攻读硕士学位期间取得的研究成果

致谢