天然纖維素酶法水解條件的研究.pdf

1、本課題主要以木薯渣和甜高粱渣等纖維素材料的預(yù)處理和酶解為研究?jī)?nèi)容，尋找解決植物纖維素生物轉(zhuǎn)化酶解的瓶頸的途徑，為纖維素燃料乙醇的生產(chǎn)提供依據(jù)。
　　 對(duì)于木薯渣酶解，通過(guò)1％的稀硫酸在120℃下預(yù)處理30-90min，當(dāng)纖維素酶的添加量為20 FPU/g底物，在一定條件下酶解，纖維素轉(zhuǎn)化率能達(dá)到80％左右，比沒(méi)有經(jīng)過(guò)處理的木薯渣酶解效率(62％)提高30％以上。對(duì)于高固含量的木薯渣酶解體系，分批補(bǔ)料酶解能夠減少酶解液中的產(chǎn)物抑制

2、作用，通過(guò)酶與底物按固定比例分兩次加入分批補(bǔ)料的方法，對(duì)于固含量為25％的酶解體系，纖維素轉(zhuǎn)化率可以達(dá)到84％，葡萄糖濃度和木糖濃度分別能達(dá)到39.5g/L和7.8g/L。通過(guò)這種分批補(bǔ)料方式，水解木薯渣產(chǎn)生的糖能夠滿足燃料乙醇生產(chǎn)的需要。
　　 對(duì)于甜高粱渣酶解，研究發(fā)現(xiàn)120℃低溫稀酸預(yù)處理的對(duì)甜高粱渣酶解的促進(jìn)作用有限，當(dāng)稀酸預(yù)處理溫度達(dá)到150-180℃時(shí)，甜高粱渣的半纖維素含量降低到了2％左右，甜高粱渣表面出現(xiàn)大量小孔

3、，增加了甜高粱渣的纖維素的表面積和可及性，從而對(duì)酶解有利。當(dāng)稀酸預(yù)處理溫度達(dá)到180℃時(shí)，酶解甜高粱渣的纖維素轉(zhuǎn)化率達(dá)到50％左右，葡萄糖濃度達(dá)到25g/L左右，分別比未經(jīng)過(guò)處理的甜高粱渣的轉(zhuǎn)化率和葡萄糖濃度提高了33％和95％。高溫預(yù)處理對(duì)酶解甜高梁渣的促進(jìn)作用非常明顯。
　　 離子液體、爆破、堿處理和稀酸高溫四種預(yù)處理方法對(duì)纖維素的結(jié)構(gòu)影響實(shí)驗(yàn)表明：爆破和稀酸高溫預(yù)處理對(duì)酶解的促進(jìn)作用最強(qiáng)，其中爆破酶解纖維素轉(zhuǎn)化率達(dá)到70％

4、作用，是未經(jīng)處理的甜高粱渣的酶解轉(zhuǎn)化率的2.5倍。最終，預(yù)處理對(duì)酶解轉(zhuǎn)化率的促進(jìn)的大小順序?yàn)楸疲鞠∷岣邷兀緣A處理＞離子液體。電鏡照片顯示，預(yù)處理后的甜高粱纖維素表面不同程度地出現(xiàn)裂縫、溝壑和小孔洞。預(yù)處理破壞了纖維素的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，增加了纖維素的表面積和纖維素酶的可及性。紅外、XRD、核磁檢測(cè)結(jié)果表明，幾種預(yù)處理對(duì)纖維素酶解的促進(jìn)作用的主要方式是：都不同程度地減小了纖維素的晶粒尺寸，改變了天然纖維素的晶型，促進(jìn)纖維素由Ⅰα和Ⅰβ晶型向表面