文献综述
摘要：木质纤维素原料组分中的木质素对纤维素酶的无效吸附是导致纤维素乙醇生产成本较高的原因之一。本文综述了近年来国内外关于木质素与纤维素酶的吸附作用的研究进展，分别从木质素分离、纤维素酶分离纯化、木质素与纤维素酶的吸附作用等方面进行简要介绍，为深入研究木质素与纤维素酶各组分的吸附作用提供基础和指导。
关键词：木质素；纤维素酶；分离纯化；吸附作用
进入21世纪以来，越来越多的人认识到,石油等关键矿产资源将在本世纪后期逐步接近枯竭。同时,化石燃料的燃烧导致二氧化碳排放量不断增加，造成全球气候变暖。能源、资源、环境问题已经成为制约新世纪社会经济的复苏和可持续发展的主要瓶颈，引起了人们的广泛关注。现有的工业发展模式已经难以为继，开发新的可持续的绿色替代能源和资源已成为世界各国的紧迫任务[1]。
近年发展的新型洁净能源除了风能、太阳能和潮汐能以外，生物质能源由于原料廉价、分布广泛的优势，备受人们的重视。生物乙醇以一定比例与汽油混合作为汽车燃料已经得到很好的应用，2013年全球生物乙醇产量便已经达到8880万m3，联合国粮农组织预测2022年生物柴油将占到主要发达国家能源消耗的40%以上，但以玉米、甘蔗等农作物作为生产原料的第一代生物燃料，造成对粮食的需求急剧增加同时引起玉米等大宗商品的价格升高，为避免出现“与人争食，与粮争地”的现象，以木质纤维素原料、草本作物等非粮食性原料生产生物乙醇的第二代生物燃料应运而生[3]。在纤维素乙醇的生产过程中，如何降低其生产成本是目前亟待解决的难题。数据显示，纤维素酶占纤维素乙醇生产成本的15％～50％[4]。因此，如何降低纤维素酶的用量是降低纤维素乙醇生产成本的关键。在纤维素乙醇的生产过程中，木质素对纤维素酶的无效吸附导致纤维素酶用量增加，从而增加了纤维素乙醇的生产成本。因而，研究木质素对纤维素酶的吸附机理，以减弱木质素的吸附作用是降低纤维素乙醇生产成本的关键所在。
1.1木质纤维原料结构
木质纤维原料的结构主要是由具有结晶区和无定形区的纤维素、含不同支链的半纤维素以及具有三维网状结构的木质素组成，且其三大主要组分并不是简单的物理混合，而是通过非共价键和共价键相互作用相连接。其中，半纤维素和木质素通常以化学键相连接。在木材原料中，半纤维素的羟基与木质素苯丙烷结构单元的alpha;碳形成酯键和醚键。在草类原料中，半纤维素和木质素通过阿魏酸和对香豆酸形成了酯键－醚键的桥梁结构。目前，已经证实木质素和半纤维素之间存在共价键，纤维素和半纤维素之间不存在共价键，但是对于木质素和纤维素间是否存在共价键还尚未得到确认。Ｊｉｎ等[5]报道针叶材中一半以上的纤维素与木质素以共价键形式存在，而非针叶材原料中仅有六分之一的纤维素与木质素以共价键形式存在。然而,zhou等[6]发现玉米叶中纤维素与木质素以含氧键的连接键形式存在。因此，未来对于木质纤维原料中木质素与纤维素的连接形式需进一步加深研究。
1.2木质素的分离
木质素的分离，按照分离原理大致分为两类: 一类为溶解类木质素，即采用有机溶剂(例如1，4-二氧六环)从球磨的生物质原料中溶解出木质素，经纯化后用于结构表征，目前用于结构分析的木质素大多数属于这一类；另一类为残渣木质素，即采用酶水解(纤维素酶和半纤维素酶)方法去除绝大部分碳水化合物，而保留生物质原料中残渣木质素，但由于残渣木质素样品中含有少量未水解碳水化合物，从而导致其溶解度较差，因此该样品一般不能用于木质素结构分析。
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