表面活性劑耦合離子液體預(yù)處理稻稈對(duì)酶解的影響及機(jī)理研究.pdf

1、隨著世界經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步與發(fā)展，人類社會(huì)面臨著資源短缺和環(huán)境問題的雙重挑戰(zhàn)，而纖維素材料是自然界中取之不盡、用之不竭的可再生資源，若能綜合高效利用木質(zhì)纖維素，將有望減輕我國(guó)能源短缺困難，生物質(zhì)能源因其原料資源潛力大、成本低等特點(diǎn)備受關(guān)注。木質(zhì)纖維素原料是由半纖維素和木質(zhì)素相互交聯(lián)，將纖維素包埋，形成復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，這是木質(zhì)纖維素生產(chǎn)生物乙醇的難點(diǎn)，因此，預(yù)處理是提高木質(zhì)纖維材料酶解效果的關(guān)鍵步驟，更是木質(zhì)纖維材料制造生物乙醇的重要環(huán)節(jié)，對(duì)木質(zhì)纖維

2、材料進(jìn)行預(yù)處理以促進(jìn)酶解糖化過程具有重要意義。
　　本文以稻稈為木質(zhì)纖維素原料，研究表面活性劑耦合離子液體預(yù)處理?xiàng)l件對(duì)稻稈酶解的影響，考察預(yù)處理溫度、時(shí)間、不同種類表面活性劑的添加比例對(duì)稻稈酶解的影響；對(duì)不同種類表面活性劑耦合離子液體預(yù)處理法進(jìn)行研究，并通過紅外光譜（FTIR）、X-射線衍射圖譜（XRD）、掃描電鏡（SEM）和原子力顯微鏡（AFM）證實(shí)不同表面活性劑耦合離子液體對(duì)預(yù)處理稻稈皆具有促進(jìn)作用，同時(shí)對(duì)影響機(jī)理進(jìn)行深入分析

3、探討；以及通過分析最佳條件下考察不同酶組合，纖維素酶和β-葡萄糖苷酶單獨(dú)作用及協(xié)同作用對(duì)稻稈酶解還原糖產(chǎn)量的影響，以確定最佳酶體系，并研究在最佳酶體系中不同預(yù)處理方法兩種酶協(xié)同作用的酶解動(dòng)力學(xué)研究。
　　通過單因素試驗(yàn)對(duì)稻稈預(yù)處理工藝及參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，以纖維轉(zhuǎn)化率為指標(biāo)得到最優(yōu)工藝條件：加熱溫度110℃，加熱時(shí)間60 min,表面活性劑添加量為1％，在此條件下纖維轉(zhuǎn)化率皆能明顯提高。相比未處理稻稈，纖維轉(zhuǎn)化率大幅提升,說明表面活性劑

4、添加對(duì)離子液體預(yù)處理稻稈有促進(jìn)作用。
　　應(yīng)用不同種類表面活性劑(包括陽(yáng)離子型、陰離子型、非離子型、生物型)耦合離子液體對(duì)預(yù)處理稻稈酶解影響及物化特性，研究結(jié)果表明，與單獨(dú)離子液體處理相比，表面活性劑聯(lián)合離子液體預(yù)處理稻稈可提升纖維轉(zhuǎn)化率效果為：生物表面活性劑-離子液體>非離子型表面活性劑-離子液體>陰離子型表面活性劑-離子液體>陽(yáng)離子型表面活性劑-離子液體。通過稻稈成分分析表明表面活性劑輔助離子液體混合體系作用過程能有效去除木質(zhì)

5、素。紅外分光光譜圖(FTIR)和X-射線衍射(XRD)分析表明經(jīng)處理后稻稈結(jié)晶指數(shù)下降，晶體尺寸也變小，說明預(yù)處理后能有效降低纖維素結(jié)晶度，提高纖維素與酶的結(jié)合效果。SEM顯微鏡下觀察形貌發(fā)現(xiàn)處理后的稻稈失去原有桿狀骨架，遭到很大程度的破壞，使纖維素與酶可及度增加。
　　在最佳工藝條件下，分析表面活性劑耦合離子液體預(yù)處理稻稈的酶解動(dòng)力學(xué)，結(jié)果表明，最佳酶組合為纖維素酶50 FPU/g和β-葡萄糖苷酶40 CBU/g，纖維素酶與β-