论文部分内容阅读
木质纤维原料具有来源广泛、可再生性强、环境友好等优势,具有巨大的高效利用潜力,然而目前在工业化生产过程中还存在处理效率低、转化成本高等问题。本课题分别从预处理和酶解过程中探索提高木质纤维原料酶解糖转化率的方法。以火炬松为原料,研究碱法预处理结合优化后的氧脱木素对火炬松酶解糖得率的促进作用。以杨木为原料,借助石英晶体微天平（QCM）研究影响内切葡聚糖酶TvEG、纤维二糖水解酶TlCel7A在不同木质素薄膜上的非生产性吸附的因素;同时借助石英晶体微天平、荧光分光光度计、动态光散射纳米激光粒度仪研究添加可溶性磺化木质素（Sulfonated lignin,SL）对葡聚糖酶在木质素上非生产性吸附的影响与作用机制。本课题的主要研究内容与结果如下:1、以碳酸钠为介质的氧脱木素对火炬松原料酶解的影响。分别对火炬松木片进行硫酸盐（KP）、绿液（GL）预处理,并结合以碳酸钠为介质的氧脱木素与打浆处理,通过复合纤维素酶CTec2、木聚糖酶HTec2对浆料分别进行酶解,通过测定浆料的酶解单糖得率、酶解总糖提取率、单一聚糖提取率,评价不同预处理工艺对火炬松原料酶解的影响。在氧脱木素时将NaOH碱性介质改为Na2CO3,并延长脱木质素反应时间、提高处理温度,不仅能够进一步提高木质素脱除率与脱木质素选择性,而且还可以减少聚糖损失。浆料经打浆后,更易于酶解。与以NaOH为介质的传统氧脱木素相比,以Na2CO3为碱性介质的氧脱木素可以实现更高的酶解单糖得率、总糖提取率和单一聚糖提取率。2、两种葡聚糖酶与木质素薄膜间的吸附作用。分别对杨木木片进行稀酸（DA）、绿液（GL）预处理,并参照Bj?rkman法从杨木以及预处理后浆料中制备磨木木质素（MWL）,通过旋转涂膜法制备Asp-MWL、DA-MWL、GL-MWL薄膜。借助QCM分别研究来源于Trichoderma viride的内切葡聚糖酶TvEG、来源于Trichoderma longibrachiatum的纤维二糖水解酶TlCel7A在木质素薄膜上的吸附差异。三种木质素薄膜具有不同的表面疏水性和相近的表面电荷量。内切葡聚糖酶TvEG在三种木质素薄膜上的总吸附蛋白量（TAP）和不可逆吸附蛋白量（IAP）有明显区别,相对大小为:DA-MWL>GL-MWL>Asp-MWL;纤维二糖水解酶TlCel7A在三种木质素薄膜上的总吸附蛋白量和不可逆吸附蛋白量相近,并显著高于内切葡聚糖酶TvEG在木质素薄膜上的吸附量。升高温度,葡聚糖酶的表面疏水性增加,导致纤维二糖水解酶TlCel7A在木质素薄膜上的吸附量呈增加趋势;而由于吸附时间等影响,内切葡聚糖酶TvEG在三种木质素薄膜上的吸附量皆随温度的升高而降低。3、添加磺化木质素对单组分葡聚糖酶在木质素薄膜上吸附的影响。通过QCM监测磺化木质素（Reax 85A）添加量不同对内切葡聚糖酶TvEG、纤维二糖水解酶TlCel7A在Asp-MWL、DA-MWL、GL-MWL薄膜上吸附的影响,并通过荧光光谱以及动态光散射粒径分别表征磺化木质素与葡聚糖酶的混合液。内切葡聚糖酶TvEG在木质素薄膜上的吸附量随着磺化木质素添加量的增加逐渐降低。当磺化木质素添加量较低时,纤维二糖水解酶TlCel7A在木质素薄膜上的吸附量略有增加;继续增加磺化木质素添加量,TlCel7A在木质素薄膜上的吸附量同样呈降低趋势。添加磺化木质素后,葡聚糖酶的荧光强度降低、表面疏水性降低,而粒径分布增加。据此提出添加磺化木质素后葡聚糖酶在木质素薄膜上吸附的模式。