利用汽爆預處理及表面活性劑提高芒草生物質(zhì)降解效率分子機理研究.pdf

1、芒草是優(yōu)質(zhì)能源作物，生物質(zhì)產(chǎn)量高，對環(huán)境適應能力強。由于木質(zhì)纖維乙醇生產(chǎn)成本高，轉(zhuǎn)化效率低，故必須尋找可提高生物質(zhì)酶解效率的理想預處理方式和酶解條件，并篩選出優(yōu)質(zhì)的芒草材料。本研究利用10份有代表性的芒草材料，分析了汽爆預處理對芒草秸稈細胞壁成分、細胞壁結(jié)構(gòu)因子和孔隙度的影響;揭示了影響汽爆材料酶解效率的細胞壁關(guān)鍵因子和酶解產(chǎn)糖的優(yōu)化條件，鑒定了高效降解產(chǎn)糖的優(yōu)質(zhì)芒草材料，并提出了優(yōu)質(zhì)芒草材料高效降解的模型。此外，本研究還比較了三種表面

2、活性劑對芒草汽爆材料酶解效率和乙醇產(chǎn)量的影響，初步探討了三種表面活性劑作用的特異性。主要結(jié)果如下:
　　1.經(jīng)過汽爆預處理，10份芒草材料直接酶解效率可增加1.30-5.97倍，纖維素含量相對增加，半纖維素和木質(zhì)素含量降低;此外，汽爆后材料纖維素的結(jié)晶度(CrI)提高，聚合度(DP)降低，半纖維素主要單糖(Ara，Xyl)的含量降低，且Xyl/Ara比率（即半纖維素分支度的倒數(shù)）相應提高;木質(zhì)素單體含量不同程度降低。
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3、.關(guān)聯(lián)分析發(fā)現(xiàn):木質(zhì)素H-單體是影響原材料直接酶解的唯一負向因子;纖維素DP，半纖維素含量及Xyl和Ara的含量、木質(zhì)素S-單體的含量，是影響汽爆材料酶解效率的負因子。汽爆材料的Xyl和木質(zhì)素S-單體含量負向影響DY值;纖維素DP、Xyl和Ara含量、S-單體含量皆負向影響DY/DB比率，解釋了DY/DB是芒草汽爆材料直接酶解效率的關(guān)鍵正因子。
　　3.芒草汽爆材料孔隙度的測定，得出大孔隙(DY)與小孔隙(DB)的比率(DY/DB

4、)是影響汽爆材料酶解效率的關(guān)鍵正向因子。
　　4.三種表面活性劑(Tween-80、PEG4000、Silwet L-77)提高酶解效率的最適濃度分別為:2％、0.5％和1％。其中1％ Silwet L-77能夠有效提高原材料的酶解效率，2％ Tween-80對汽爆材料的酶解效率最高。
　　5.1％ NaOH預處理汽爆材料，酶解添加2％ Tween-80處理(1％ NaOH+2％Tween-80)，可使優(yōu)質(zhì)秸稈材料完全降解。