木质纤维素生物质转化与利用的研究

发布时间：2020-09-07 12:22

　　木质纤维素生物质资源的开发与利用一直是国内外研究的热点,而甘蔗渣作为一种工农业废弃物也受到越来越多的关注。采用稀硫酸法对甘蔗渣进行预处理,其最佳处理条件为:按1:3(g drybiomass/mL H_2SO_4)的比例添加2%H_2SO_4,125℃处理20 min,预处理过程中还原糖得率可达到31.57%(w/g甘蔗渣)。通过场发射扫描电子显微镜观察比较,甘蔗渣在经过酸预处理以及纤维素酶解处理后,其表面结构被破坏,呈溃烂状。将蔗渣分为两部分,分别以2%H_2SO_4与2.5%NaOH进行预处理,将两部分甘蔗渣等比例混合后进行酶解糖化,糖化液用于发酵产乙醇,乙醇浓度可达6.82g/L。灰绿曲霉(Aspergillus glaucus)EU7-22能利用甘蔗渣固态发酵产纤维素降解酶。A.glaucus EU7-22固态发酵产纤维素降解酶最适条件为:培养基含水量75%,培养基中蔗麸比为1:1,30℃发酵3 d,FPA酶活可以达到32.5 IU/g。纤维素酶固态曲对经过稀酸预处理的甘蔗渣进行酶解糖化的最优条件为:当酶添加量为15.0 IU/g底物,底物含量为15%,50℃酶解30 h,还原糖浓度为74.19 g/L。 A glaucus EU7-22在以蔗渣为底物的培养基上发酵产纤维素降解酶为完整纤维素酶系。A.glaucus EU7-22所产粗酶液,经硫酸铵沉淀、Phenyl 6 Fast Flow(high sub)疏水层析和Sephacryl S-200凝胶层析,分离纯化出了内切-β-1,4-葡聚糖酶(EG)、β-葡萄糖苷酶以及木聚糖酶。通过SDS-PAGE电泳凝胶电泳分析,其分子量分别为27.0 kD、56.2 kD和42.6 KD)。已纯化的EG(比活15.92 IU/mg)为单亚基蛋白,其最适酶促反应温度与pH分别为50℃与3.0,且EG在pH 3.0条件下,酶活稳定性最佳。木聚糖酶与β-葡萄糖苷酶的最适酶促反应温度分别为65℃与70℃,适合酶促反应的pH范围分别为5.0～5.5与4.0～6.0。两种酶在pH 5.0时,酶稳定性较高。
【学位单位】：厦门大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2008
【中图分类】：S216.2
【部分图文】：

分子化学,纤维素,结构示意图

纤维素分子表面平整，易于长向伸展，加上毗喃葡萄糖环上的侧基，十分利于氢键的形成，使这种带环、刚性的分子链聚集在一起。纤维素分子的化学结构表示见图1一1，纤维素分子的聚合度变化很大，一般在8000~10000个葡萄糖残基左右，值得注意的是占重要比重的植物纤维素聚合度高达14000左右。它的高聚合度、毛细管结构、木质素和半纤维素形成的保护层，再加上其超分子结构中的结晶区存在大量氢键，从而使纤维素难以被很好的利用门。甘蔗渣纤维素大多数属于植物的次生壁一类纤维素分子，其平均聚合度约为1000左右，其中大约30~100个纤维素分子在氢键作用下，形成结晶的或类结晶的微纤丝。微纤丝的结晶部分是由纤维素分子整齐规则地折叠排列

分子化学,半纤维素,结构示意图,纤维素

示意图,次生壁,木质化,示意图

川l甘蔗渣以纤维素的结晶微纤丝为骨架，木质素和半纤维素形成牢固结合层，包围着纤维素(图1一3)。蔗渣纤维素呈结晶化，木质素阻碍酶与纤维素的接触，造成蔗渣酶水解的困难。因此，保持蔗渣的酶水解有效地进行，应当破坏木质素和半纤维素的结合层，降低纤维素结晶度。影响蔗渣的酶水解的速度除酶以外，主要因素是纤维素结晶度、有效比表面积、内部孔隙及其分布、聚合度以及木质素的存在l6]。图1一3木质化次生壁示意图ll’lFig.1一Schematie代P哪e.ta蛇 onofth.U翻饭 edseconda叮wall 1.2木质纤维案生物质预处理技术对天然木质纤维素材料进行预处理，是提高纤维素酶解效率的一个重要途径(图1一4)。预处理的主要作用是改变天然纤维素的结构，降低纤维素的结晶度，

【参考文献】