微波辅助离子液体[BMIM]CI提取木质素方法的初步研究

摘要

本文采用直接合成法合成了高纯度的室温离子液体氯化1-丁基-3-甲基咪唑([BMIM]CI)，并结合红外光谱和13C_NMR核磁对其进行结构确证。
　　 木素在传统试剂中的低溶解性严重阻碍木材组分的研究利用，本文采用微波加热法和传统水浴加热法对微晶纤维素、木素和磨木木粉进行溶解，得到了透明均一的溶液。研究表明：70℃水浴6小时后磨木木粉溶解度可达10％；微晶纤维素溶解度可达25％；酶分离木素可达12.5％，且微波加热更利于溶解。除溶解温度、时间条件以外，离子液体对木粉的溶解很大程度上依赖于木材样品的尺寸，且离子液体含水量对木粉的溶解度起到了关键作用。
　　 本文通过微波辅助离子液体[BMIM]C1建了新的木素制备方法。快速的加入丙酮-水溶液至溶解饱和磨木木粉的离子液体中，通过微波辅助萃取，将沉淀物利用G4布氏漏斗抽滤，木素随离子液体和有机试剂滤过，无法滤过的纤维素以无定性混合物的形式重新聚合。将滤过液减压蒸发除去有机试剂，并通过超滤的方式除去离子液体，最后获得离子液体木素。通过红外光谱法以及羟基含量测定与酶分离木素官能团进行比较，分析表明制备物质为木素，但通过微波辅助提取，离子液体木素的很多木素官能团信号减弱，或消失。并通过单因子试验研究表明：在60 mL、50％(v.V)丙酮-水溶液为提取剂，40℃，微波中火提取45min，为最佳提取条件。
　　 以液体基质培养为研究对象，对白腐菌Trametes hirsuta漆酶进行分离纯化。
　　 由于“绿色溶剂”室温离子液体几乎没有蒸汽压，不具挥发性，具有极强的溶解性以及可循环利用等优点，且在某些离子液体中酶能保持较高的催化活性，故而，离子液体作为酶催化反应介质引起了研究者们的兴趣。本文研究了不同浓度对木素有较高溶解度的有机试剂、离子液体([BMIM]C1)对漆酶催化活力的影响。结果表明，在由有机试剂-缓冲液、离子液体-缓冲液构成的均相溶液中，漆酶仍具有催化活性，且催化活力随着有机试剂和离子液体浓度的增加而减弱。在10％-30％（wt％）浓度下有机试剂能很好的保持漆酶的酶活，且30％离子液体在24小时后仍能保持约50％漆酶活性。但在70％浓度的离子液体作用下，漆酶即刻失去活性。

目录

文摘

英文文摘

符号说明及缩略词表

第一章 绪论

1.1 木素

1.1.1 木素及其结构

1.1.2 木素分离提取

1.1.3 木素结构分析

1.2 木素的生物降解

1.3 真菌木素降解酶系及其催化机制

1.3.1 木素过氧化物酶

1.3.2 锰过氧化物酶

1.3.3 漆酶

1.4 离子液体

1.4.1 离子液体种类

1.4.2 离子液体性质

1.4.3 离子液体对木质纤维材料的溶解性

1.4.4 离子液体在生物催化中的应用

1.4.5 离子液体合成

1.5 微波

1.5.1 微波加热特点

1.5.2 微波辅助提取

1.6 论文立题依据与主要内容

1.6.1 立题依据

1.6.2 研究主要内容

第二章 离子液体[BMIM]CI制备及表征

2.1 材料与方法

2.1.1 试剂与仪器

2.1.2 [BMIM]CI合成

2.1.3 [BMIMIC1纯化

2.1.4 离子液体红外光谱分析

2.1.5 离子液体13C-NMR测定

2.1.6 [BMIM]CI标准曲线绘制

2.2 结果与讨论

2.2.1 [BMIM]CI合成与纯化结果

2.2.2 [BMIM]C1红外图谱分析

2.2.3 [BMIM]C113C-NMR谱图分析

2.2.4 [BMIM]Cl标准曲线

2.3 本章小结

第三章 微波辅助[BMIM]CI从木材原料中提取离子液体木素

3.1 材料与方法

3.1.1 试剂与仪器

3.1.2 水分的测定

3.1.3 有机溶剂抽出物含量的测定

3.1.4 酸不溶木素含量测定

3.1.5 综纤维素含量测定

3.1.6 灰分的测定

3.1.7 纤维素酶液制备

3.1.8 酶分离木素(CEL)的粗提纯化

3.1.9 酶分离木素(CEL)的纯化

3.1.10 离子液体木素制备

3.1.11 CEL、离子液体木素红外光谱分析

3.1.12 酶分离木素和离子液体木素酚羟基含量的变化

3.1.13 [BMIM]CI对木素纤维材料溶解度的探讨

3.1.14 提取剂对离子液体木素提取影响

3.1.15 丙酮-水比例对离子液体木素提取影响

3.1.16 提取温度对离子液体木素提取影响

3.1.17 提取剂体积对离子液体木素提取影响

3.1.18 提取时间对离子液体木素提取影响

3.1.19 CEL标准曲线绘制

3.2 结果与讨论

3.2.1 杨木木粉成分分析

3.2.2 [BMIM]C1对木质纤维材料的溶解度

3.2.3 红外光谱分析

3.2.4 CEL和离子液体木素酚羟基含量的变化

3.2.5 微波和水浴对离子液体木素提取影响

3.2.6 提取剂对离子液体木素提取影响

3.2.7 丙酮-水比例对离子液体木素提取影响

3.2.8 温度对离子液体木素影响

3.2.9 提取液体积对离子液体木素影响

3.2.10 提取时间对离子液体木素影响

3.2.11 利用木素标准曲线法测定木素含量

3.3 本章小结：

第四章 [BMIM]C1对漆酶酶活影响

4.1 材料与方法

4.1.1 菌株

4.1.2 培养基和培养方法

4.1.3 测定方法

4.1.4 最佳产漆酶时间

4.1.5 漆酶分离与纯化

4.1.6 有机试剂、[BMIM]C1对漆酶酶活影响

4.1.7 有机试剂对CEL溶解性

4.2 结果与讨论

4.2.1 Trametes hirsute Lg-9生长情况

4.2.2 有机试剂、[BMIM]C1对CEL溶解性

4.2.3 有机试剂、[BMIM]C1对漆酶稳定性

4.3 本章小结

全文总结与展望

参考文献

致谢

学位论文评阅及答辩情况表