碱处理中温度对不同底物特性木质纤维素结构及酶解的影响
摘要：为研究碱法预处理中温度对不同底物特性的木质纤维素结构及酶解效率的影响，选用柠条锦鸡儿（Caragana korshinskii Kom，简称CKK，以下简称柠条）、水稻秸秆、小麦秸秆为原料，用NaOH溶液分别在常温和高温条件下进行预处理；通过扫描电镜（简称SEM）分析、傅立叶转换红外光谱（简称FTIR）分析、X-射线衍射（简称XRD）分析等分析预处理后木质纤维素的表面形态、化学成分及结晶度的变化，并用纤维素酶对预处理后的木质纤维素原料进行酶解糖化试验。SEM和成分分析结果表明，NaOH溶液碱处理能有效去除木质纤维素的木质素成分，破坏致密的物理结构；FTIR图谱表明，经NaOH溶液处理后，柠条、水稻秸秆和小麦秸秆的木质素结构受到一定程度的破坏，羟基、亚甲基、甲氧基和酯键等部分官能团发生断裂；XRD分析和酶解结果显示，碱处理能破坏木质纤维素原料中的结晶区，增大原料的孔隙率和内表面积，从而增加纤维素酶的可及性和酶解转化率，经过24 h酶解后，高温下碱处理能使水稻秸秆葡聚糖的转化率高达9487%；其中，温度又作为一个重要的因素影响NaOH溶液碱处理的效果，当温度升高时，NaOH溶液碱处理对木质素的去除效果更好，对底物的物理结构破坏更严重，因此升高温度会促进NaOH溶液碱处理的作用效果。
关键词：碱法预处理；温度；木质纤维素；柠条；水稻秸秆；小麦秸秆；成分分析；酶解糖化
中图分类号： TQ3513；TQ91文献标志码： A
文章编号：1002-1302（2017）21-0292-05
收稿日期：2016-06-15
基金项目：公益性行业（农业）科研专项（编号：201503135-15）。
作者简介：何士成（1991”），男，山东枣庄人，硕士，主要从事木质纤维素生物质降解研究。E-mail：hsctust@163com。
通信作者：钟成，博士，教授，主要从事纤维素的生物合成代谢与降解机制研究。E-mail：czhong@tusteducn。
能源危机与环境压力一直迫使人们寻求一种可代替现有化石能源的新能源，木质纤维素是地球上大量存在的一种极具开发潜力的可再生能源。中国木质纤维素资源丰富，仅农作物秸秆年产生量就有约7亿t，林木枝叶和林业废弃物约 9亿t1]。木质纤维素是一种具有高度结晶区、结构非常稳定的超分子，主要由40%～50%纤维素、15%～30%半纤维素以及15%～30%木质素3种化学物质组成2-3]。在植物细胞壁中，木质素填充于纤维素和半纤维素之间，通过氢键和共价键与糖类聚合物连接在一起。这种结构严重阻碍了纤维素...
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