植物半纤维素单糖组成对生物质降解转化的影响

发布时间：2020-05-30 19:44

【摘要】：半纤维素在生物质中的含量仅次于纤维素。和纤维素不同,半纤维素的结构组成非常复杂并且在不同的植物或细胞种类中差异很大。根据现有的细胞壁模型,半纤维素和木质素共同形成一层包裹在纤维素表面的基质,以维持细胞壁的结构。当希望高效降解并转化纤维素为生物燃料时,对半纤维素进行有效的预处理就显得非常必要。本论文以生物质的高效降解转化为出发点,研究了从芒草及水稻中提取的半纤维素的结构和组成。 1、碱溶性半纤维素、碱不溶性半纤维素的单糖组成和含量分析。结果显示,4.0mol/L KOH能提取80%的半纤维素,剩余的20%半纤维素通过与纤维素等的共同作用使4.0mol/L KOH无法提取。研究证实半纤维素组成在这两个物种间差异很大：芒草中碱溶性半纤维素的含量是水稻中碱溶性半纤维素含量的1.56倍。而碱溶性半纤维素与碱不溶性半纤维素的单糖组成在水稻和芒草中均存在显著差异,半纤维素主要骨架单糖木糖在碱溶性半纤维素中的百分比含量为85%.在碱不溶性半纤维素中木糖的百分比含量为70%。由此可知,碱不溶半纤维素的支链要多于碱溶性的半纤维素。 2、4.0mol/L KOH处理后秸秆残渣的酶解。结果显示,4.0mol/L KOH处理后,秸秆残渣的纤维素复合酶酶解效率和半纤维素中木糖的百分比含量呈负相关,说明半纤维素多糖的支链越少,4.0mol/L KOH处理后的秸秆残渣的纤维素复合酶酶解效率越低。 3、秸秆残渣中纤维素结晶度的测定。通过X-ray测定秸秆残渣中纤维素的结晶度。结果显示,4.0mol/L KOH处理后纤维素的结晶度与半纤维素中木糖的百分比含量呈正相关,说明半纤维素多糖的支链越少,纤维素的结晶度越高,即半纤维素通过支链多糖和纤维素产生连接,且这种连接影响到了纤维素的结晶度。说明半纤维素的支链已插入纤维素晶体内部。 4、秸秆残渣中木质素单体组成的测定。通过HPLC测定秸秆残渣中木质素的单体组成。结果显示H、G、S三种木质素单体含量的变化趋势与秸秆残渣的纤维素复合酶酶解效率及纤维素晶体度的变化趋势并不一致。由此认为,木质素单体含量的变化并不影响秸秆残渣的纤维素复合酶酶解效率及纤维素结晶度。进一步确认了半纤维素结构对纤维素结晶度及秸秆残渣的酶解效率的影响。
【图文】：

植物细胞壁

不断生长而调整结构和大小 (Carpita，19%)。在细胞完成生长后，细胞壁开始次生加厚，，纤维素含量增加，半纤维素含量减少，木质素也明显沉积，纤维素微纤丝更加紧密聚合，较初生壁更加有序，由此形成次生壁(图1.1)(Gibeautetal.，2005)。相邻细胞壁的中间区域是胞间层，又称中层，主要成分是果胶质，具有很强的亲水性有助于将相邻细胞粘连在一起同时缓冲细胞之间的挤压。

木葡聚糖

种子中还是储存聚合物(Hayashi，1989)。木葡聚糖在双子叶植物的初生壁中是含量最为丰富的半纤维素，但在单子叶禾本科植物的初生壁中含量并不多。木葡聚糖如图1.3所示，是以p一1，4一葡聚糖为骨架，并含有a一D一xyl一(1*6)一Glc木糖侧链的聚合物。通常木糖侧链会被半乳糖等其他多糖进一步取代，并且每一种取代而成的侧链都用一个特定的字母表示(表 1.1)(Fryetal.，1993)图1.3木葡聚糖的结构(引自Sehe一 erandu一vsko、，，2010) Fig.l.3Thestruetureofxylogluean (AdaPtedfromSehellerandUlvsko、7，2010)
【学位授予单位】：华中农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：S216.2

【引证文献】