假木质素的形成及其对纤维素糖化影响机理研究
发布时间：2023-02-24 10:42
本论文研究稀酸预处理技术对竹加工剩余物(竹屑)酶水解性能的影响,在稀酸预处理过程中发现并证实了假木质素的存在,揭示其在稀酸预处理条件下的中间产物及结构变化,研究其对酶水解的抑制作用。此外,研究木质素降解产物对假木质素形成的机理,并提出抑制假木质素生成以提高稀酸预处理物料酶水解性能的策略。主要研究结论如下:(1)稀硫酸预处理和硫酸盐预处理后竹屑表面结构对纤维素糖化效率的影响。竹屑经硫酸盐法预处理后,物料的脱木质素程度与其酶水解效率呈线性正相关(R2=0.94)。预处理条件为160℃、有效碱浓度10%、保温时间1 h,预处理物料酶水解效率为51.7%。竹屑经过稀酸预处理后,半纤维素的脱除率与物料的酶水解效率成良好的线性正相关(R2=0.99)。但是,竹屑在160℃、酸浓度为1.5%条件下处理1 h,其酶水解效率仅为25.4%,这说明竹屑原料在酶水解过程中木质素脱除率高更利于物料的酶水解效率的提高。稀硫酸预处理后竹屑表面疏水性(0.7-2.0 L/g)高于硫酸盐预处理物料(0.3-0.7 L/g),同时稀硫酸预处理竹屑的可及度412.6-472.1...
【文章页数】：121 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
致谢
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 木质纤维素结构
1.2.1 纤维素
1.2.2 半纤维素
1.2.3 木质素
1.3 木质纤维原料预处理技术
1.3.1 物理预处理法
1.3.2 化学预处理法
1.3.2.1 酸法预处理
1.3.2.2 碱法预处理
1.3.3 物理化学预处理法
1.3.4 生物预处理法
1.4 木质纤维素稀酸预处理假木质素形成机理研究
1.4.1 假木质素的碳水化合物来源途径
1.4.1.1 假木质素的己糖来源途径
1.4.1.2 假木质素的戊糖来源途径
1.4.2 木质素酸性降解产物对假木质素形成的影响
1.5 木质纤维糖化及其影响因素
1.5.1 纤维素结构对纤维素糖化的影响
1.5.2 木质素对纤维素糖化的影响
1.5.3 假木质素对纤维素糖化的影响
1.6 论文研究内容
1.6.1 研究目的
1.6.2 研究内容
1.6.3 技术路线
第二章 预处理对竹材木质纤维表面性质及其酶水解效率的影响
2.1 引言
2.2 材料与方法
2.2.1 材料
2.2.2 硫酸盐预处理
2.2.3 稀硫酸预处理
2.2.4 纤维素酶水解
2.2.5 化学成分分析
2.2.6 单糖分析
2.2.7 表面电荷测定
2.2.8 结晶度测定
2.2.9 疏水性测定
2.2.10 纤维可及度测定
2.2.11 比表面积测定
2.3 结果与讨论
2.3.1 硫酸盐和稀酸预处理对竹屑化学组成的影响
2.3.2 不同预处理下纤维素糖化效率与木质素脱除率、木聚糖脱除率的关系
2.3.3 预处理物料表面性质与纤维素糖化效率的关系
2.4 小结
第三章 假木质素形成及其影响因子
3.1 引言
3.2 材料与方法
3.2.1 材料
3.2.2 综纤维素制备
3.2.3 稀硫酸预处理
3.2.4 假木质素测定方法
3.2.5 假木质素元素分析
3.2.6 假木质素粒度分析
3.2.7 反应液成分分析
3.2.7.1 总酚含量测定
3.2.7.2 单糖及其降解产物分析
3.3 结果与讨论
3.3.1 稀硫酸预处理条件对假木质素得率的影响
3.3.2 葡萄糖、木糖稀酸预处理中假木质素形成与中间产物的关系
3.3.3 假木质素形态分析及元素组成
3.4 小结
第四章 假木质素与纤维素糖化的构效关系
4.1 引言
4.2 材料与方法
4.2.1 材料
4.2.2 稀硫酸预处理
4.2.3 假木质素的抽提
4.2.4 木质素的提取
4.2.5 主要化学成分分析
4.2.6 纤维素酶水解
4.2.7 假木质素、木质素对纤维素酶的吸附
4.2.8 假木质素及木质素在线表界面吸附(QCM)
4.2.8.1 生物传感器膜的制备
4.2.8.2 QCM芯片表面的原子力显微镜表征
4.2.8.3 QCM-D酶吸附及水解实验
4.2.9 纤维素酶活力与酶蛋白含量测定
4.2.10 假木质素及木质素表面电荷测定
4.2.11 假木质素及木质素疏水性测定
4.2.12 假木质素、木质素结构表征
4.2.12.1 扫描电镜(SEM)
4.2.12.2 傅里叶红外(FTIR)光谱
4.2.12.3 核磁共振分析(13CCP/MAS)
4.3 结果与讨论
4.3.1 不同来源碳水化合物的假木质素形成
4.3.2 假木质素、残余木质素结构表征
4.3.3 假木质素、木质素与纤维素酶的相互作用
4.3.4 假木质素、木质素对纤维素酶的吸附和水解动力学的影响
4.4 小结
第五章 稀酸预处理木质素降解产物对假木质素形成的影响
5.1 引言
5.2 材料与方法
5.2.1 材料
5.2.2 稀硫酸预处理
5.2.3 预处理液的分析
5.2.3.1 总酚测定
5.2.3.2 高效液相色谱分析
5.2.3.3 气质联用分析(GC-MS)
5.2.4 假木质素结构表征
5.2.4.1 扫描电镜(SEM)
5.2.4.2 红外光谱(FTIR-ATR)
5.2.4.3 假木质素的抽提
5.2.4.4 凝胶渗透色谱(GPC)
5.2.4.5 核磁共振
5.3 结果与讨论
5.3.1 竹屑预处理液分析
5.3.2 外源添加木质素降解产物单体对假木质素形成的影响
5.3.3 外源添加木质素降解产物对预处理液组成的影响
5.3.4 假木质素结构表征
5.4 小结
第六章 蒸煮助剂对稀酸预处理及纤维素糖化的影响
6.1 引言
6.2 材料与方法
6.2.1 材料
6.2.2 稀硫酸预处理
6.2.3 化学成分分析
6.2.4 纤维素酶水解
6.2.5 扫描电镜
6.3 结果与讨论
6.3.1 蒸煮助剂对稀酸预处理物料及其酶水解的影响
6.3.2 蒸煮助剂对稀酸预处理物料表面形貌的影响
6.3.3 蒸煮助剂对酸预处理综纤维素组成的影响
6.4 小结
第七章 结论与展望
7.1 结论
7.2 特色与创新
7.3 课题展望
攻读博士学位期间发表的学术成果
参考文献
本文编号：3748724
【文章页数】：121 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
致谢
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 木质纤维素结构
1.2.1 纤维素
1.2.2 半纤维素
1.2.3 木质素
1.3 木质纤维原料预处理技术
1.3.1 物理预处理法
1.3.2 化学预处理法
1.3.2.1 酸法预处理
1.3.2.2 碱法预处理
1.3.3 物理化学预处理法
1.3.4 生物预处理法
1.4 木质纤维素稀酸预处理假木质素形成机理研究
1.4.1 假木质素的碳水化合物来源途径
1.4.1.1 假木质素的己糖来源途径
1.4.1.2 假木质素的戊糖来源途径
1.4.2 木质素酸性降解产物对假木质素形成的影响
1.5 木质纤维糖化及其影响因素
1.5.1 纤维素结构对纤维素糖化的影响
1.5.2 木质素对纤维素糖化的影响
1.5.3 假木质素对纤维素糖化的影响
1.6 论文研究内容
1.6.1 研究目的
1.6.2 研究内容
1.6.3 技术路线
第二章 预处理对竹材木质纤维表面性质及其酶水解效率的影响
2.1 引言
2.2 材料与方法
2.2.1 材料
2.2.2 硫酸盐预处理
2.2.3 稀硫酸预处理
2.2.4 纤维素酶水解
2.2.5 化学成分分析
2.2.6 单糖分析
2.2.7 表面电荷测定
2.2.8 结晶度测定
2.2.9 疏水性测定
2.2.10 纤维可及度测定
2.2.11 比表面积测定
2.3 结果与讨论
2.3.1 硫酸盐和稀酸预处理对竹屑化学组成的影响
2.3.2 不同预处理下纤维素糖化效率与木质素脱除率、木聚糖脱除率的关系
2.3.3 预处理物料表面性质与纤维素糖化效率的关系
2.4 小结
第三章 假木质素形成及其影响因子
3.1 引言
3.2 材料与方法
3.2.1 材料
3.2.2 综纤维素制备
3.2.3 稀硫酸预处理
3.2.4 假木质素测定方法
3.2.5 假木质素元素分析
3.2.6 假木质素粒度分析
3.2.7 反应液成分分析
3.2.7.1 总酚含量测定
3.2.7.2 单糖及其降解产物分析
3.3 结果与讨论
3.3.1 稀硫酸预处理条件对假木质素得率的影响
3.3.2 葡萄糖、木糖稀酸预处理中假木质素形成与中间产物的关系
3.3.3 假木质素形态分析及元素组成
3.4 小结
第四章 假木质素与纤维素糖化的构效关系
4.1 引言
4.2 材料与方法
4.2.1 材料
4.2.2 稀硫酸预处理
4.2.3 假木质素的抽提
4.2.4 木质素的提取
4.2.5 主要化学成分分析
4.2.6 纤维素酶水解
4.2.7 假木质素、木质素对纤维素酶的吸附
4.2.8 假木质素及木质素在线表界面吸附(QCM)
4.2.8.1 生物传感器膜的制备
4.2.8.2 QCM芯片表面的原子力显微镜表征
4.2.8.3 QCM-D酶吸附及水解实验
4.2.9 纤维素酶活力与酶蛋白含量测定
4.2.10 假木质素及木质素表面电荷测定
4.2.11 假木质素及木质素疏水性测定
4.2.12 假木质素、木质素结构表征
4.2.12.1 扫描电镜(SEM)
4.2.12.2 傅里叶红外(FTIR)光谱
4.2.12.3 核磁共振分析(13CCP/MAS)
4.3 结果与讨论
4.3.1 不同来源碳水化合物的假木质素形成
4.3.2 假木质素、残余木质素结构表征
4.3.3 假木质素、木质素与纤维素酶的相互作用
4.3.4 假木质素、木质素对纤维素酶的吸附和水解动力学的影响
4.4 小结
第五章 稀酸预处理木质素降解产物对假木质素形成的影响
5.1 引言
5.2 材料与方法
5.2.1 材料
5.2.2 稀硫酸预处理
5.2.3 预处理液的分析
5.2.3.1 总酚测定
5.2.3.2 高效液相色谱分析
5.2.3.3 气质联用分析(GC-MS)
5.2.4 假木质素结构表征
5.2.4.1 扫描电镜(SEM)
5.2.4.2 红外光谱(FTIR-ATR)
5.2.4.3 假木质素的抽提
5.2.4.4 凝胶渗透色谱(GPC)
5.2.4.5 核磁共振
5.3 结果与讨论
5.3.1 竹屑预处理液分析
5.3.2 外源添加木质素降解产物单体对假木质素形成的影响
5.3.3 外源添加木质素降解产物对预处理液组成的影响
5.3.4 假木质素结构表征
5.4 小结
第六章 蒸煮助剂对稀酸预处理及纤维素糖化的影响
6.1 引言
6.2 材料与方法
6.2.1 材料
6.2.2 稀硫酸预处理
6.2.3 化学成分分析
6.2.4 纤维素酶水解
6.2.5 扫描电镜
6.3 结果与讨论
6.3.1 蒸煮助剂对稀酸预处理物料及其酶水解的影响
6.3.2 蒸煮助剂对稀酸预处理物料表面形貌的影响
6.3.3 蒸煮助剂对酸预处理综纤维素组成的影响
6.4 小结
第七章 结论与展望
7.1 结论
7.2 特色与创新
7.3 课题展望
攻读博士学位期间发表的学术成果
参考文献
本文编号：3748724
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/hxgylw/3748724.html
