木质纤维素预处理及提高纤维素酶水解效率的研究

摘要

以木质纤维素为原料的生物炼制技术是当前解决资源、环境等难题的有效途径之一。在木质纤维素降解转化工艺中，原料预处理不彻底、酶解效率低、成本高是其实现产业化的瓶颈。寻找绿色高效的预处理方法、提高酶的水解效率将对人类社会的可持续发展产生重要意义。本论文以玉米秸秆为实验材料，系统研究了酸性电解水对玉米秸秆中半纤维素降解的影响规律，并对预处理后秸秆的酶解进行探讨，通过添加外场作用、反应助剂或反应因子分别考察它们对酶水解效率的影响。
　　酸性电解水既有酸性，又有强氧化性，用它预处理木质纤维素原料后半纤维素的去除率比同pH值的HCL、H2SO4均有显著提高。最佳预处理条件：pH=2.0、液固比30:1、180℃反应10min，此条件下预处理玉米秸秆，半纤维素的去除率达92.1％。
　　超声波是一种典型的外场作用，用超声波辅助酶解发现超声波能提高酶解得率，最佳辅助条件：超声功率300W、超声时间/间歇时间5s/10s、每次超声次数20次。此条件下酶解72h的酶解得率为86.45%，酶解过程中酶解得率最大可提高20.3%。
　　反应助剂中常用的是表面活化剂，离子型表面活性剂对酶解有抑制作用，非离子型表面活性剂对酶解有促进作用。聚乙二醇辅助酶解的最佳条件：选择PEG20000，添加浓度0.05g/g，酶解48h，此条件下酶解得率达85.83%，相比对照提高了15.66%。Tween20、Tween80的浓度分别为0.06g/g、0.05g/g时，酶解得率达最大值74.93%、75.98%，相比对照分别提高9.93%、10.98%。
　　金属离子是反应因子，Ca2+、Mg2+、Zn2+促进酶解，Na+、K+、Fe2+、Fe3+抑制酶解。Ca2+、Mg2+、Zn2+的最适添加浓度分别为1.0mg/mL、2.5mg/mL、3.0mg/mL，相应的酶解得率分别为73.94%、72.29%、70.68%，相比对照分别提高8.94%、7.29%、5.68%。

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1 绪论

1.1 木质纤维素组成及结构

1.2 木质纤维素预处理技术的研究进展

1.3 木质纤维素的水解方式

1.4 纤维素酶

1.5 研究意义、目的及内容

2 材料与方法

2.1 实验材料

2.2 仪器设备

2.3 实验方法

3 结果与分析

3.1 木质纤维素的预处理

3.2 超声波提高纤维素酶水解效率的研究

3.3 表面活化剂、金属离子辅助纤维素酶水解的研究

4 结论与建议

4.1 结论

4.2 创新点

4.3建议

致谢

参考文献

作 者 简 介