1. 研究目的与意义
研究目标:
确定不同预处理对稻草化学成分、物理性质的影响
确定预处理稻草不同物理化学性状对纤维素酶吸附及酶解糖化效率的影响
2. 国内外研究现状分析
近些年来,许多的预处理被用来处理针叶材,以评估提高酶水解针叶材木质纤维素的功效,从而来降低整体上生物转换过程中的成本。但是,至今为止,还未找到可行的方法。一个使应用针叶材基质更加可行、经济的方法是从反应终止物和残留的基质中回收纤维素酶。实验表明,在水解蒸汽预处理后的阔叶材的上层清液和水解残留物中回收纤维素酶是可行的,估计的保留量是130-427%。
已经证明,用超滤来回收纤维素酶很有效,同时去除水解中产生的可能抑制水解反应的终止产物。例如,通过酶的再吸附在新的基质上和超滤技术的应用,纤维素水解的酶成功的回收超过五次连锁反应。没有添加新的β葡萄糖苷酶的情况下,用碱性双氧水预处理的蒸汽爆破后的桉树枝条的木片可以很有效的水解。
之前的关于纤维素回收的研究表明回用纤维素酶可以明显缩短发酵的时间,增加酶解效率和降低酶水解的成本。然而,木素的存在被证明是一个限制木质纤维素材料酶水解效率和回收效率的主要因素。之前报道过,纤维素酶在经过蒸汽爆破过的阔叶材上的吸附会受到天然木素的影响。而且,当三种不同的方法回收用于水解蒸汽爆破过的枝条的纤维素酶,结果表明木素是影响纤维素酶回收效率的最重要的因素。并且,不同的预处理条件也可以影响纤维素酶的吸附在基质上的特性。然而,人们对他们的相互作用了解很少。
3. 研究的基本内容与计划
本实验研究了亚硫酸钠预处理稻草酶水解过程中的纤维素酶吸附,首先采用亚硫酸钠预处理稻草,na2so3预处理在自制101 l电加热油浴锅中进行,每罐装入相当于绝干质量80 g的稻草原料,na2so3用量分别为相对于绝干原料的0%、4%、8%、12%、16%和20%,固液比为1:6(w/v)。
在80℃下空转预浸30 min后,以2℃/min 的速率分别升温至设定温度,并在设定温度下保温1 h。
经na2so3预处理的稻草用水充分洗净,以除去残余化学药品和稻草的降解产物,离心脱水后置于密封袋中平衡水分24 h以上,通过测定其质量和水分计算预处理得率。
4. 研究创新点
1 .得到不同结构木质素、不同木质素含量对木质纤维素酶解糖化的影响规律
2 .确定结晶度、比表面积、木质素含量、木质素结构、高聚糖含量对纤维素酶吸附的影响规律。
3 .找到比表面积和孔径分布对酶解效果的影响规律。
