木质纤维素材料氨水预处理及其酶水解特性研究

发布时间：2020-06-12 23:33

【摘要】：研究木质纤维材料预处理技术和半纤维素酶在水解木质纤维材料中的作用，可为高效利用木质纤维材料制取生物乙醇和其他高值化学品奠定重要的基础。 本论文首先以纤维素和木聚糖为原料研究了氨水预处理对底物中糖类物质的溶解影响，然后以小麦秸秆和玉米秸秆为原料，研究氨水预处理对小麦与玉米秸秆的物理结构和化学组成以及酶水解效率的影响，最后研究了木聚糖酶在酶水解木质纤维材料的作用。 试验表明，采用氨水浸泡法，分别对纤维素底物、木聚糖底物和木质纤维材料进行预处理时，纤维素底物中的糖类几乎没有损失，而木聚糖底物中的木聚糖有不同程度的溶解，其中燕麦木聚糖损失量最大。经电喷雾质谱分析可知，燕麦木聚糖，榉木聚糖和小麦木聚糖溶解的低聚木糖均中含有4-O甲基葡萄糖醛酸取代基。木质纤维材料中仅有约4%左右的葡聚糖溶解在氨水中，绝大多数葡聚糖和木聚糖被保留下来。 氨水预处理有非常好的木质素脱除作用，且玉米秸秆对氨水预处理的敏感性大于小麦秸秆。在预处理条件为75℃，50h，21%氨水以料液比为1:10的比例处理小麦与玉米秸秆时，分别有40.9%和80.0%的木质素被去除。X射线衍射、扫描电子显微镜和红外光谱的结果表明，氨水预处理打断木质素和半纤维素之间的酯键连接，增加底物的空隙度和结晶度。酶水解试验结果表明，氨水预处理对酶水解木质纤维材料有极大的促进作用。 以氨水预处理后的木质纤维材料为底物，对木聚糖酶在氨水预处理木质纤维材料的水解过程中的作用进行了初步研究。结果表明，木聚糖酶的添加对纤维素酶水解木质纤维材料表现出一定程度的协同作用。当预处理条件为20h，75℃，21%氨水，料液比为1:10，水解小麦与玉米秸秆所得的葡聚糖的协同因子为1.20和1.18。当预处理条件为20h，室温，21%氨水，料液比为1:10，，水解小麦与玉米秸秆后所得木聚糖的协同因子为1.99和1.80。延迟添加木聚糖的试验结果表明，延迟6h添加木聚糖酶对纤维素酶水解木质纤维材料的葡聚糖转化率的提高有促进作用，同时添加木聚糖酶对纤维素酶水解木质纤维材料的木聚糖转化率有提高作用。
【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：S216.2

【参考文献】

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本文编号：2710268