木质素羟丙基磺甲基化改性及其对纤维素酶水解的影响

通过两步法对木质素进行了羟丙基磺甲基化改性,研究了羟丙基磺甲基木质素对纤维素酶水解的影响及其与酶的相互作用机制。采用红外光谱、核磁氢谱、表面电荷测定、接触角测定等方法对改性木质素的结构和表面特性进行了表征;采用耗散型石英晶体微天平(quartz crystal microbalance with dissipation, QCM-D)研究了改性木质素对纤维素酶非生产性吸附的影响。结果表明：与未改性木质素相比,羟丙基磺甲基化改性封闭了酚羟基,引入了亲水性的磺酸基团。羟丙基磺甲基化木质素具有较高的表面负电性和较低的疏水性,减少了其对纤维素酶的非生产性吸附,从而提高了纤维素的酶水解效率。     

木质素对蔗渣酶水解的影响

采用机械活化方法对蔗渣进行处理,研究在原料可及性变化时木质素对蔗渣酶解的影响,用牛血清蛋白（BSA）预先使原料中木质素吸附饱和的方法来测定木质素对酶的吸附情况、用X-射线衍射和扫描电镜来测定蔗渣结晶结构、表面形态来表征原料可及性,从而分析影响的可能机制。结果表明木质素对蔗渣酶水解的影响与蔗渣可及性有关,原料可及性越高,影响越小。当蔗渣可及性相对较低时,此时木质素影响蔗渣酶水解转化率的两种方式（木质素与纤维素、半纤维素组成的致密结构限制纤维素对酶的可及性及木质素对纤维素酶的无效吸附作用）同时存在。当原料的可及性增加到一定程度后（如机械活化2h的蔗渣）,木质素对纤维素酶的吸附作用几乎消除,木质素对蔗渣酶水解的影响主要表现为对酶的可及性的限制。     

基于乳酸的深度共熔溶剂提取秸秆木质素对纤维素酶水解效率的影响

基于乳酸的深度共熔溶剂（DES）在脱木素和木质纤维素转化方面显示出巨大潜力。本文以乳酸为氢键供体（HBD）,氯化胆碱、盐酸胍、精氨酸、甜菜碱盐酸盐为氢键受体（HBA）合成了4种DES,并分别提取了木质素,对比研究了4种木质素对微晶纤维素酶水解效率的影响。结果表明,4种DES提取木质素的疏水性与其对酶蛋白吸附能力线性正相关,而两者与木质素与酶水解效率呈线性负相关性。非特异性吸附是该类木质素抑制纤维素酶水解效率最重要的因素,而疏水性作用则是引起酶蛋白吸附的主要原因。结构分析表明木质素的脂肪族羟基和酚羟基主导的氢键相互作用是促进酶蛋白吸附、降低酶水解效率的原因之一。此外,由羧基产生的静电斥力对纤维素酶水解效率的影响较弱。随着DES提取木质素能力的增强,木质素的羟基和羧基含量逐渐增高,其对纤维素酶的抑制作用增大。氯化胆碱-乳酸因其优良的木质素提取和生物质解构能力,提取的木质素对酶的抑制作用最强,其次是乳酸-盐酸胍和乳酸-甜菜碱盐酸盐,最后是乳酸-精氨酸。     

酶水解木质纤维材料制取可发酵糖研究进展

本文对木质纤维材料的化学组成、结构特点,纤维素酶和半纤维素酶及影响酶水解的关键因素,如产物抑制、酶学特性、木质素的存在、表面活性剂的使用、酶的回收等进行了综述,对高效酶水解制取发酵糖技术的研究进行了展望。     

两种木质素对纤维素酶水解的影响机制

为探究木质素对纤维素酶水解效率的影响,将苦竹中提取的乙醇木质素（EOL-B）和磨木木质素（MWL-B）作为模型物添加到微晶纤维素中进行酶吸附和水解。结果表明：添加8 g/L MWL-B使得反应72 h的葡萄糖得率从51.34%降低到46.06%;添加8 g/L EOL-B使得反应72 h葡萄糖得率从51.34%增加到61.06%。与MWL-B相比,EOL-B与纤维素酶蛋白之间亲和力和结合力较低,故纤维素酶在EOL-B上的非特异吸附更少。FT-IR和¹³C NMR分析表明：经乙醇处理后,木质素分子中C-C凝缩单元减少,β-O-4'键断裂,导致木质素分子的亲水性增加,阻断了与纤维素酶蛋白疏水性氨基酸的结合,对纤维素酶蛋白吸附量减少,从而使得纤维底物周围的酶蛋白浓度增加,水解率提高。     

假木质素及其对纤维素酶的抑制效应研究进展

预处理是提高木质纤维生物转化效率的关键技术之一,但目前有效的预处理技术常导致碳水化合物降解,并生成对纤维素酶有抑制作用的物质。其中,假木质素是由碳水化合物降解产物进一步缩合而形成的具有三维立体、结构类似于木质素的物质。在纤维素的酶水解过程中,假木质素可对纤维素酶蛋白造成立体阻碍、静电吸附等作用,并降低纤维素的最终酶水解效率。深入研究假木质素结构特征及其对纤维素酶的抑制作用能够为提高纤维素基乙醇产率提供理论参考。     

玉米秸秆中不同木质素脱除方法对纤维素酶吸附及酶解效果的比较

利用不同预处理方法获得的玉米秸秆底物研究木质素脱除对纤维素酶吸附量及酶解效率的影响。相比于其他处理方法,2%(质量分数)NaOH处理的底物具有最高的木质素脱除率(85%),最高的底物可及性[4.7 mg·(g 葡聚糖) ^-1]及酶解效率(18.9%)。通过对不同处理获得的底物进行Langmuir吸附等温曲线模拟,获得了最大吸附量(W_max)与吸附平衡常数(K),且木质纤维素酶水解效率与纤维素酶吸附量具有很好的线性关系(R²>0.8),表明脱除木质素能很好地提高底物可及性与酶解效率。然而,提高NaOH浓度(3%,4%)进一步脱除木质素时,底物可及性与碳水化合物转化为单糖的效率反而明显下降。因此,适当脱除木质素而提高底物对纤维素酶的可及性将有助于获得更有效的酶水解效果。     

玉米秸秆中不同木质素脱除方法对纤维素酶吸附及酶解效果的比较

利用不同预处理方法获得的玉米秸秆底物研究木质素脱除对纤维素酶吸附量及酶解效率的影响。相比于其他处理方法,2%(质量分数)Na OH处理的底物具有最高的木质素脱除率(85%),最高的底物可及性[4.7 mg·(g葡聚糖)-1]及酶解效率(18.9%)。通过对不同处理获得的底物进行Langmuir吸附等温曲线模拟,获得了最大吸附量(Wmax)与吸附平衡常数(K),且木质纤维素酶水解效率与纤维素酶吸附量具有很好的线性关系(R20.8),表明脱除木质素能很好地提高底物可及性与酶解效率。然而,提高Na OH浓度(3%,4%)进一步脱除木质素时,底物可及性与碳水化合物转化为单糖的效率反而明显下降。因此,适当脱除木质素而提高底物对纤维素酶的可及性将有助于获得更有效的酶水解效果。     

磺基-2-羟丙基淀粉/聚丙烯酸酯的复合膜性能及其黏合强度研究

在碱性条件下,以3-氯-2-羟丙基磺酸钠为醚化剂,与酸解淀粉反应制备了具有不同改性程度的磺基-2-羟丙基淀粉（SHPS）,利用扫描电子显微镜对其颗粒表面进行了形貌分析,并考察了磺基-2-羟丙基改性对淀粉/聚丙烯酸酯复合材料性能的影响,以及改性程度对SHPS/聚丙烯酸酯复合材料性能的影响规律。结果表明,磺基-2-羟丙基改性,能够增大淀粉/聚丙烯酸酯复合膜的断裂伸长率,降低其断裂强度,起到了一定的增韧作用;提高了淀粉/聚丙烯酸酯分别对棉和涤纶粗纱的黏合强度;随着改性程度的增加,SHPS/聚丙烯酸酯复合膜的断裂伸长率提升了29 %,而断裂强度有所降低,表明增韧作用逐渐增强;SHPS/聚丙烯酸酯对两种粗纱的黏合强度逐渐增大。     

微波辅助羟甲基化改性木质素的制备及其结构表征

为提高木质素的反应活性及其利用效率,采用微波辅助加热对木质素进行羟甲基化改性研究。通过测定不同条件下木质素消耗甲醛的量,研究了反应温度、pH值、反应时间对木质素改性的影响,得到木质素羟甲基化的最佳反应条件为温度80℃、pH值10.5、反应时间30 min。通过对比常规加热和微波加热两种方式,发现微波加热能使反应时间显著缩短,提高木质素羟甲基化的反应效率。由傅里叶红外光谱（FT-IR）和核磁共振氢谱（¹H NMR）表征木质素改性前后的结构,表明木质素经改性确实发生了羟甲基化反应,羟基含量增加,有利于反应活性增加。通过凝胶渗透色谱（GPC）分析表明相对于乙酰化木质素,乙酰化羟甲基木质素的数均相对分子质量（M_n）和重均相对分子质量（M_w）增加,分布系数（M_w/M_n）变大。     

木质素结构以及表面活性剂对木质素吸附纤维素酶的影响

引言随着世界经济的快速发展和人口的增加,石油以及其他不可再生资源已经濒临枯竭。出于经济发展、国家安全以及环境保护等各个方面的需要,各个国家都在寻找石油的代替能源。生物乙醇这一新     

仿生酶菌协同体系预处理木质素机理及特性

白蚁-真菌自然共生体系可有效转化木质纤维素类生物质,其本质在于对木质素物理结构的破坏和官能团的修饰,减少木质素对酶的非生产性吸附,从而提升酶解糖化效率,为生物质高效能源化利用提供新思路。本文基于白蚁肠道中存在的分解木质素酚类单元的漆酶（La）和蚁巢内降解木质纤维素的蚁巢伞菌（Te）,构建La和Te协同预处理木质素体系,比较La和典型的木质素降解菌黄孢原毛平革菌（PC）对木质素模型化合物碱木素的预处理特性。结果表明,在降解La预处理的碱木素过程中,Te产生的漆酶（La）和木质素过氧化物酶（LiP）活性最大值较未处理的碱木素样品分别提升43.3%、58.5%,PC产生的漆酶（La）和锰过氧化物酶（MnP）活性最大值较未处理的碱木素样品分别提升35.9%、31.6%。漆酶预处理强化了Te、PC对碱木素官能团的修饰和物理结构的破坏。傅里叶红外转换光谱分析（FTIR）表明酶菌协同体系处理后碱木素特征官能团的吸收峰显著降低。扫描电镜（SEM）和压汞测试结果表明酶菌协同体系对碱木素表面结构破坏严重,La和Te协同（La+Te）体系预处理后的碱木素平均孔径比单一La和单一Te分别显著提升31.1%、45.6%。经La+Te体系预处理后的碱木素最大酶吸附量较未处理的碱木素减少了51.5%,由于非生产性吸附显著减少,后续纤维素酶的转化率较未处理的碱木素样品提高了71.5%。本文证明了通过漆酶与真菌协同作用可有效改变碱木素物化特性,从而有效促进后续纤维素的酶解糖化,为木质纤维素类生物质高效利用提供指导。     

离子及表面活性剂对甜高粱秆渣酶解的影响

为了提高纤维素酶水解经高温液态水处理后的甜高粱秆渣的效率,探讨了多种阴离子、阳离子以及吐温80(Tween 80)对纤维素酶活力的影响,并初步探讨了Tween 80影响甜高粱秆渣酶解的机制。酶激活试验表明,Br^-、I^-、NO₃^-、Ca²⁺、Mg²⁺和Co²⁺对纤维素酶有激活作用,但对甜高粱秆渣的水解效率提高不明显。添加Tween 80发现,随着浓度的增加,它对纤维素酶的抑制作用增强,而Tween 80添加量为0.175 ml·(g甜高粱秆渣)^-1时,甜高粱秆渣的酶解效率由16.6%提高到37.9%。吸附试验表明,甜高粱秆渣对纤维素酶和Tween 80的吸附达到一定限度后不再上升,Tween 80能显著降低甜高粱秆渣对纤维素酶的吸附。红外光谱分析发现,木质素对Tween 80的吸附要强于它对纤维素酶的吸附。     

木质素改性水煤浆添加剂研究现状及发展趋势

为提高木质素添加剂的稳定性和分散性,采用分离提纯、复配和化学改性对木质素进行改性。论述了3种改性方法的应用现状和优缺点,重点分析了氧化、磺化、缩聚、接枝共聚4种化学改性法。最后对木质素改性水煤浆添加剂的发展趋势进行展望。结果表明：分离提纯和复配改性无法改变木质素的结构和表面性能,对其在煤粒表面的吸附作用没有影响,且价格较高,缺乏市场竞争力。化学改性通过在木质素分子中引入有利官能团或去掉不利官能团,能从根本上改变分子结构,改善木质素分散性能,制备出性能优良的水煤浆。今后应根据煤种特性差异,深层研究木质素反应特征,采用化学改性技术对木质素结构进行调整,开发更多的化学反应途径,通过控制反应过程,合成一系列不同性能的木质素添加剂,提高木质素的煤种适应性,扩大木质素应用范围。     

NaOH-Fenton试剂预处理桑木的纤维素酶分段酶水解研究

采用分段酶水解木质纤维原料的方法,以NaOH-Fenton试剂预处理桑木为原料,通过在反应过程中及时移除葡萄糖和纤维二糖,减轻产物的抑制作用,最终达到提高酶水解得率和缩短酶解反应时间的目的。实验结果表明：纤维素酶用量为15FPIU/g（以纤维素计,下同）时,在三段（8+8+8h）水解过程中,经第一段水解,纤维素酶反应速率从1.25g/（L·h）提高到2.21g/（L·h）,第二段水解后,酶反应速率为1.54g/（L·h）,比未分段水解的酶反应速率提高了73%;当纤维素酶用量为40FPIU/g时,三段（8+8+8h）水解得率增至88.08%;三段（8+8+8h）水解充分利用了酶解残渣上的结合酶进行后续水解。对纤维素酶在预处理桑木上的吸附情况进行研究,发现桑木经NaOH-Fenton试剂预处理后,对纤维素酶的最大吸附量为8.08mg/g,预处理增加了纤维素酶与桑木间的吸附位点。     

Preparation of hydrophilic activated carbon through alkaline hydrolysis of ester for effective water-vapor adsorption

Hydrophilic activated carbon was prepared by a novel ethyl acetate hydrolysis method. Surface area analysis, spectroscopies, and microscopy were used to examine characteristic differences between raw and hydrophilic activated carbons. Results showed that hydrophilic groups were introduced onto the surface of activated carbon through ethyl acetate hydrolysis in an alkaline environment. The modified activated carbon exhibited higher water vapor adsorption capacity because the hydrophilic groups on its surface bound with water molecules through H-bonding. Adsorption isotherms of water vapor were well fitted by an adsorption model. The optimal temperature for thermal regeneration was determined to be 398 K.