表面活性劑對(duì)生物催化木質(zhì)纖維素影響及機(jī)制的研究.pdf

1、面臨石油資源的漸趨枯竭，開(kāi)發(fā)新能源成為一項(xiàng)緊迫的任務(wù)；面對(duì)世界人口的繼續(xù)膨脹和糧食短缺，用糧食生產(chǎn)乙醇必將受到限制。纖維素類資源來(lái)源豐富、品種多、再生時(shí)間短，以農(nóng)作物秸稈為代表的纖維類生物質(zhì)生產(chǎn)燃料乙醇，被認(rèn)為是未來(lái)解決燃料乙醇原料成本高、原料有限的根本出路，具有良好的發(fā)展前景。 木質(zhì)纖維素結(jié)構(gòu)復(fù)雜，木質(zhì)素與半纖維素的包裹作用、纖維素聚集態(tài)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性以及具有的高結(jié)晶度使得纖維素對(duì)試劑的可及度低，溶解困難，這直接影響酶與底物的接

2、觸，從而影響酶催化水解的糖化率。因此，要充分利用纖維素類資源必須先對(duì)其進(jìn)行有效的預(yù)處理。木質(zhì)纖維素經(jīng)過(guò)預(yù)處理后，半纖維素溶解分離，木質(zhì)素部分裸露，大量的酶吸附到木質(zhì)素表面，這對(duì)酶催化水解纖維素的過(guò)程非常不利，所以降低木質(zhì)素對(duì)酶的無(wú)效吸附也是很重要的。 本論文以生物酶催化降解木質(zhì)纖維素為核心，研究了超聲波協(xié)同堿預(yù)處理技術(shù)及表面活性劑協(xié)同酶催化技術(shù)，對(duì)相關(guān)技術(shù)參數(shù)及影響因素進(jìn)行分析探討。 本論文在預(yù)處理技術(shù)研究中主要考察了超

3、聲波協(xié)同堿復(fù)合預(yù)處理技術(shù)，通過(guò)分析，超聲波協(xié)同堿預(yù)處理技術(shù)能夠有效脫除原料中的木質(zhì)素，使結(jié)晶纖維素的晶格有序化程度降低；纖維素酶催化超聲協(xié)同堿預(yù)處理后的原料反應(yīng)48h的糖化率為31.46％。 非離子型表面活性劑能夠提高酶催化水解速率，降低酶在固體表面的吸附。本論文將表面活性劑聚乙二醇(PEG2000，PEG4000，PEG20000)應(yīng)用于復(fù)合酶催化水解木質(zhì)纖維素過(guò)程，主要考察PEG4000的濃度及不同溫度下PEG4000對(duì)酶催

4、化水解與吸附的影響。酶催化反應(yīng)的最適條件為：水解溫度為50℃、pH值為5.5、搖床轉(zhuǎn)速為120rpm、水解時(shí)間為48h、復(fù)合酶制劑用量為1.5％、固水比為1:30、表面活性劑(PEG4000)與酶催化水解原料的質(zhì)量比為0.025g/g。三種表面活性劑的添加均可以提高酶的催化效率，表面活性劑PEG4000在較高溫度作用下，酶的催化效率提高了51.06％，纖維素酶的吸附量降低了11.25％。 本文還對(duì)PEG對(duì)酶催化作用機(jī)制進(jìn)行了初步