磷酸酯类离子液体溶解及酶水解纤维素一步工艺研究

摘要

纤维素转化为乙醇是可再生能源转化过程中研究的热点。本文研究了能溶解纤维素的不同离子液体以及pH变化对纤维素酶的活性、稳定性以及热稳定性的影响，在此基础上，对比研究了滤纸纤维素在所采用的离子液体预处理和纤维素酶水解作用下的两步工艺和一步工艺。
　　 通过研究纤维素酶在离子液体[MMIM][Me2PO4]、[EMIM][Et2PO4]和[BMIM][Bu2PO4]存在时的活性、稳定性以及热稳定性，发现离子液体存在对纤维素酶活性有抑制作用，抑制作用大小顺序为：[BMIM][Bu2PO4]＞[EMIM][Et2PO4]＞[MMIM][Me2PO4]，而高温下能提高纤维素酶的稳定性，能力顺序为[BMIM][Bu2PO4]＞[EMIM][Et2PO4]＞[MMIM][Me2PO4]。
　　 通过对pH变化影响纤维素酶活性的研究发现：当离子液体含量为10％和20％时，pH变化对纤维素酶活损失影响不大，而含量增大时有较大影响；pH5.2时纤维素酶在含有10％的[MMIM][Me2PO4]或[EMIM][Et2PO4]的样品中的初始酶活分别是在缓冲液中的70.2％和64.7％，而3 d后剩余酶活是各自初始酶活的79.7％和70.9％，表明离子液体在此浓度下对纤维素酶活性影响相对较小，所以适合做纤维素酶水解一步工艺研究。
　　 通过研究用以上3种离子液体在微波800 w下加热预处理滤纸纤维素并用纤维素酶进行水解的两步工艺和一步工艺优化，发现在一步工艺中，经[MMIM][Me2PO4]以固液比10％预处理的滤纸纤维素酶水解4 d后的水解率是未经处理的2.13倍，经[EMIM][Et2PO4]以固液比5％预处理的滤纸纤维素酶水解率是未经处理的1.8倍，而经[BMIM][Bu2PO4]预处理的滤纸纤维素酶水解率都比未经处理的低，说明[BMIM][Bu2PO4]不适合做一步工艺研究；在两步工艺中，经[MMIM][Me2PO4]、[EMIM][Et2PO4]或[BMIM][Bu2PO4]预处理的滤纸纤维素酶水解最高水解率分别是未经处理的2.7、2.1和1.1倍；用离子液体以固液比10％预处理滤纸纤维素时，用[MMIM][Me2PO4]预处理30 s效果最佳，而用[EMIM][Et2PO4]预处理35 s效果最佳。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章文献综述

1.1生物质能源利用现状

1.1.1国内生物质能源利用情况

1.1.2国外生物质利用情况

1.2纤维素的预处理工艺

1.2.1稀酸预处理

1.2.2碱预处理

1.2.3蒸汽爆破预处理

1.2.4离子液体预处理

1.3酶在离子液体中的催化反应研究现状

1.3.1离子液体的组成及特点

1.3.2离子液体应用领域

1.3.3酶在离子液体中催化反应研究现状

1.4纤维素酶水解工艺

1.5本文的选题及研究内容

第二章纤维素酶在磷酸酯类离子液体中的活性、稳定性及热稳定性实验

2.1引言

2.2实验材料和设备

2.2.1实验材料

2.2.2主要试剂和设备

2.3实验方法

2.3.1离子液体的制备

2.3.2 DNS法测定酶活力原理及步骤

2.3.3纤维素酶在离子液体存在下的活性及稳定性实验

2.3.4纤维素酶在离子液体存在下的热稳定性实验

2.4结果和讨论

2.4.1纤维素酶在离子液体存在下的活性

2.4.2纤维素酶在离子液体存在下的稳定性

2.4.3纤维素酶在离子液体存在下的热稳定性

2.5本章小结

第三章磷酸酯类离子液体溶解及酶水解纤维素一步工艺实验

3.1引言

3.2实验材料和设备

3.2.1实验材料

3.2.2主要实验试剂和设备

3.3实验方法

3.3.1离子液体预处理及酶水解纤维素两步工艺实验

3.3.2离子液体预处理及酶水解纤维素一步工艺实验

3.3.3纤维素酶水解一步工艺优化

3.4实验结果与讨论

3.4.1经不同离子液体预处理前后的滤纸纤维素酶水解一步和两步工艺酶水解率的比较

3.4.2经不同离子液体预处理的滤纸纤维素酶水解一步工艺水解率与未经处理的比较

3.4.3经不同离子液体预处理的滤纸纤维素酶水解两步工艺水解率与未经处理的比较

3.4.4离子液体预处理及酶水解纤维素一步工艺预处理优化

3.5本章小结

第四章结论与展望

4.1本文的创新点

4.2主要结论

4.3展望

参考文献

致谢