1. 研究目的与意义
在资源紧张,环境逐渐恶化的今天,对大自然给予人类的纤维素、木质素等丰富而宝贵的可再生天然资源予以充分重视并加以研究和利用.是一种必然趋势。对生物酶解木质素的研究可以使生物能源的开发具有经济效益,从而,从根本上解决环境、能源和国家能源安全问题,实现真正的绿色循环经济,发展可再生的清洁能源。通过酶解技术可以提取接近原本木质素结构的酶解木质素,有利于对植物中木质素结构的分析,及木质素的改性综合利用,因此对材料科学的发展也有着重大意义。
2. 国内外研究现状分析
1957 年pew用酶处理预先在振动球磨中磨 5-8 hr 的木粉 2-3 天,可除去95%的糖。1975 年 chang用高活性的纤维素及半纤维素的酶处理预先在振动球磨磨 48 hr 的木粉,以含少量水的 96%的二氧六环抽提,再用类似于磨木木质素类似的方法精制得到纤维素酶解木质素(cel)。酶解木质素的得率比磨木木质素高,精制后的纤维素酶解木质素得率可以达到原料木质素的 50%-70%,且化学和光谱分析的结果与磨木木质素接近,是用作结构研究的理想木质素制备物。
目前主要纯化木质素的方法有:bjorkman法即将粗木质素溶于 1,2-二氯乙烷和乙酸(2/1 v/v )的混合液中,再注入乙醚中使其沉淀,之后洗涤、干燥制得;freudenberg-harkin法:用冷的醋酸乙酯溶解磨后木质素中的低分子组分,然后用体积比的二氧六环(9/1 v/v)溶液进行抽提,并逐渐加入含少量的三氧化二铝的苯沉淀多糖,冷冻、干燥;吡啶法;lundquist法:把粗木质素溶于吡啶-醋酸-水(9/1/4 v/v/v)混合溶液中,加入三氯甲烷,木质素移向有机溶剂层,增加三氯甲烷对吡啶的体积比可以降低糖的含量,将有机层减压浓缩溶于15倍量的乙醚中,离心分离,再用乙醚洗至无吡啶味,干燥。
1989年李忠正等用化学法和光谱法对麦秆中分出的酶解木质素(cel)进行了研究。实验中对小麦进行去节、穗、wilcy磨粉碎处理,筛取40-80目的组分,经苯醇(2:1,v/v)和热水(50℃)抽提,抽提后的麦秆粉,再经wilcy磨粉至100目以下。取6g的麦草粉用160inl的酶缓冲液〔缓冲液的配制:纤维素酶1009(milcs、labs、inc.) 16.49ch3coona 11.6mlch3cooh 41h20〕],在50℃恒温水浴下经摇床酶解3天;离心分离。将残渣再次进行酶解,如此反复4次,离心分离。残渣用缓冲液和蒸馏水洗涤,然后干燥.用二氧六环一水(9:iv/v)连续抽提48小时,反复3次。离心收集抽提液,蒸发至干.按以上过程,用lundgulst法纯化制取精制的麦草cel。
3. 研究的基本内容与计划
研究内容:1)生物酶解残渣木质素的分离、纯化和化学表征;2)生物酶解残渣木质素的溶液性质,包括:在不同溶剂体系下的溶解性、聚集态的研究,研究的手段包括浊度仪、静态/动态激光散射、AFM等。
研究计划:1)查阅文献,掌握正确的文献搜索方法,了解课题的背景、目的和意义,并对文献进行归纳总结,全面了解该课题的国内外研究现状,及其应用;2)对文献内容进行补充,制定实验方法步骤,熟悉各种实验仪器操作,开始进行实验;3)正确利用数理统计的方法对实验数据进行处理;4)对实验结果进行归纳总结,得出结论,并以文字形式呈现出来。
4. 研究创新点
研究和开发生物能源是当今热点,也是社会发展的必然要求,而本次实验对生物酶解木质素的研究为生物能源开发过程中经济效益问题的解决有着重要意义,也是对木质素综合利用过程中不可或缺的一部分。实验中利用紫外光谱法、高效液相色谱法等先进技术并结合一系列的化学实验方法对酶解木质素进行分析研究,对其元素组成、官能团、结构、溶液性质等有了进一步认识。
