磷酸鹽離子液體與酶耦合處理工藝高效轉(zhuǎn)化天然纖維素.pdf

1、纖維素材料是自然界中取之不盡、用之不竭的可再生資源,其綜合高效利用在能源替代與補(bǔ)充、減排溫室氣體、保護(hù)生態(tài)環(huán)境等方面具有重要的戰(zhàn)略意義和現(xiàn)實意義。尤其是纖維素廢棄物的能源化利用,有望減輕我國能源短缺的困難,在節(jié)能減排方面有不可替代的作用。因此利用纖維素廢棄物制備生物能源產(chǎn)品和生物基化學(xué)品已經(jīng)成為研究熱點。
　　首先,本實驗根據(jù)離子液體溶解能力,并且對纖維處理后的酶解效果及其生物兼容性的考察,篩選出最佳離子液體和表面活性劑耦合使用處

2、理秸稈。結(jié)果表明離子液體1,3-二甲基咪唑磷酸二甲酯鹽([Mmim][DMP])對于纖維素材料的處理能力和生物兼容都較好。在預(yù)處理/酶解的過程中離子液體[Mmim][DMP]與表面活性劑吐溫-80耦合使用,分別對桑皮粉和甘蔗渣預(yù)處理后比未加吐溫-80預(yù)處理后酶解48h時的產(chǎn)糖率分別提高了16.59％、13.10%,而且對[Mmim][DMP]/吐溫-80預(yù)處理桑皮粉后酶解效果進(jìn)行單因素試驗和響應(yīng)面分析,得到的最佳預(yù)處理條件為:預(yù)處理溫度

3、為130℃,預(yù)處理時間為1h,底物與吐溫-80質(zhì)量比為0.90:1,底物與[Mmim][DMP]質(zhì)量比為0.07:1,預(yù)處理轉(zhuǎn)速為1500r/min,該條件下得到的再生秸稈酶解48h的還原糖產(chǎn)率達(dá)到80.12%,而該酶解液利用休哈塔假絲酵母發(fā)酵產(chǎn)乙醇,24h內(nèi)乙醇的產(chǎn)量達(dá)到0.19g/g還原糖。總之,篩選出離子液體[Mmim][DMP],其處理能力和生物兼容較好,可以與吐溫-80耦合處理纖維素材料,處理后再生秸稈酶解48h的還原糖產(chǎn)率可

4、達(dá)80.12%。
　　其次,在離子液體原位酶解的過程中,加入吐溫-80的離子液體處理組比離子液體單獨原位酶解桑皮粉和甘蔗渣時,產(chǎn)率分別提高了11.75%、10.28%。進(jìn)而利用響應(yīng)面對[Mmim][DMP]/吐溫-80原位酶解桑皮粉時進(jìn)行分析得到的最佳條件為離子液體[Mmim][DMP]的濃度為8.9%,預(yù)處理時間為1.10h,底物與吐溫-80質(zhì)量比為7.47:1,此條件下原位酶解48h時還原糖產(chǎn)率可達(dá)到80.07%。因此,證明了

5、表面活性吐溫-80可以強(qiáng)化離子液體原位酶解秸稈的過程。
　　最后,利用氧化石墨烯固定化酶后進(jìn)行原位酶解。氧化石墨烯分別固定化纖維素酶、果膠酶、雙酶混合在離子液體中原位酶解48h時還原糖的產(chǎn)量為2.87、2.54、3.25mg/mL,固定化雙酶的原位酶解產(chǎn)糖量高于固定化單酶,可見兩種酶的共同作用更有利于桑皮粉的酶解。結(jié)果表明氧化石墨烯固定化酶在離子液體中穩(wěn)定性較好,雙酶固定化形成協(xié)同作用,可以高效酶轉(zhuǎn)化天然纖維材料。
　　綜上