離子液體再生纖維素的酶解表征與固載酶應(yīng)用.pdf

1、本文以離子液體預處理后的再生纖維素為研究對象，一方面，綜合運用色譜、光譜、電鏡等測試技術(shù)對再生纖維素制備燃料乙醇中的核心酶解糖化過程進行多尺度表征，尤其是預處理前后底物結(jié)構(gòu)形貌的變化分析，旨在探求離子液體預處理對酶解效率的影響：另一方面，采用功能基團改性等合成方法和響應(yīng)面設(shè)計等數(shù)理分析方法，對再生纖維素作為固定化酶載體的制備工藝進行設(shè)計與優(yōu)化，旨在為纖維素資源的高值化利用提供新的思路，主要研究工作與結(jié)論如下：
　　 離子液體預處

2、理對纖維素酶解反應(yīng)的影響利用合成的兩種離子液體[BMIM]Cl和[AMIM]Cl對高度結(jié)晶的微晶纖維素Avicel和無定形與結(jié)晶區(qū)共存的纖維素Whatman濾紙分別進行預處理，所得再生纖維素的酶解速率及可溶性糖轉(zhuǎn)化率均顯著提高：Avicel酶解24 h的糖轉(zhuǎn)化率由48.6％分別提高到94.7％([BMIM]Cl)和98.1％([AMIM]Cl)；Whatman濾紙酶解24h的糖轉(zhuǎn)化率由50.4％分別提高到96.5％([BMIM]Cl)和

3、96.4％([AMIM]Cl)；Avicel由于不含無定形纖維素，酶解率提高更為顯著。
　　 離子液體預處理對纖維素底物結(jié)構(gòu)形貌的影響通過FTIR、XRD、SEM等方法分析了離子液體預處理前后纖維素Avicel和Whatman濾紙的結(jié)構(gòu)形貌：FTIR及XRD譜圖顯示，再生纖維素Avicel和Whatman濾紙中的大量氫鍵已被破壞，結(jié)晶度下降，結(jié)晶形態(tài)發(fā)生改變，由排列緊密的結(jié)晶態(tài)(纖維素Ⅰ型)轉(zhuǎn)變?yōu)榕帕惺杷傻臒o定形態(tài)(纖維素Ⅱ型)

4、，且兩種再生纖維素結(jié)構(gòu)基本相同；SEM從宏觀上反映了再生纖維素結(jié)構(gòu)的變化，Avicel致密的分子形態(tài)被破壞，表面出現(xiàn)孔洞或絨毛狀突起，而濾紙的部分高結(jié)晶纖維狀結(jié)構(gòu)不復存在，內(nèi)部疏解，呈均一的蜂窩狀或?qū)訉觿兟涞乃槠瑺钚蚊病?br>　　 離子液體預處理木質(zhì)纖維素秸稈的酶解研究玉米秸稈因含有大量木質(zhì)素等不溶于離子液體的組分，所以預處理后無法形成澄清透明的溶液；經(jīng)與離子液體混合加熱后進行酶解反應(yīng)，其可溶性糖轉(zhuǎn)化率由未處理時的27.8％提高至[

5、BMIM]Cl處理后的38.4％和[AMIM]Cl處理后的43.6％；XRD分析表明，預處理后秸稈的高度結(jié)晶狀態(tài)并未明顯改變，只是溶解于離子液體中的部分纖維素結(jié)晶度降低，使得酶解產(chǎn)糖率有所提高。
　　 [BMIM]Cl再生纖維素載體固定化木瓜蛋白酶的研究對再生纖維素材料的形態(tài)及改性方法進行了優(yōu)選，分別制備了硅烷改性的再生纖維素薄膜、小球與顆粒，加BSA共混改性的再生纖維素顆粒以及高碘酸鈉改性的再生纖維素顆粒；進一步，對固載效果較