非离子表面活性剂对木质素吸附木质纤维降解酶的影响文献综述

 2022-07-11 15:05:52

题 目:非离子表面活性剂对木质素吸附木质纤维降解酶的影响

1前言

21世纪以来，随着煤炭、石油、天然气等传统能源的持续消耗以及环境污染，生态破坏等问题日益严重，绿色可再生能源的开发引起了全世界人民的广泛关注。20世纪70年代以来，以燃料乙醇和生物柴油为代表的生物能源得到大力发展。刚开始生物质燃料的发展需要占用和消耗大量的农业资源，因而引发了许多关于“粮食安全”问题的争论。在不损耗粮食作物的基础上开发生物燃料成为了全球关注的主要问题，也是现今生物燃料研究的热点。木质纤维素是自然界含量最丰富的生物质之一，全球每年有超过4000万吨木质纤维素原料产生，占全球生物质总量的50%，包括农林业废弃物、废纸、能源作物等，其中很大的一部分没能被利用就丢弃了[1]。这样不仅会造成大量的浪费，还会加剧环境污染。因此我们将对这些农林废弃物加以处理，提取我们所需的物质进行生物化学产品的开发。

木质纤维素主要由纤维素、半纤维素和木质素三大主要组分组成,这些组分构成了植物的细胞壁,对细胞起保护作用。纤维素是由D-吡喃型葡萄糖通过beta;-1，4-糖苷键连接形成的具有结晶结构的多糖聚合物，含有300～15000个葡萄糖基。半纤维素是由不同单糖(木糖、阿伯糖、甘露糖和半乳糖等)构成的异质多糖，半纤维素支链较多，分子链中含有游离氢键，具有亲水性能，且不存在结晶结构。木质素是由苯丙烷单元通过碳碳键、醚键连接形成的一类复杂的芳香族高分子聚合物[2]。木质纤维素主要存在于植物细胞壁中，是一种在微、纳米尺度上具有复杂结构的物质。在天然存在的木质纤维素中,除棉花外,其余各种纤维的细胞壁中都是被半纤维素和木质素包裹着的。植物细胞壁的结构非常紧密,在纤维素、半纤维素和木质素分子间存在着不同的结合力。纤维素与半纤维素,或纤维素与木质素分子之间的结合主要依赖于氢键,半纤维素和木质素之间除氢键外,还存在着化学键的结合。

纤维素首先构筑了细胞壁的骨架结构，而半纤维素和木质素作为“填充剂”包裹在纤维素外。因此，木质纤维素往往需要预处理来破坏这种结构以提高纤维素的酶催化水解特性。但预处理后的木质纤维素基质中仍然存在木质素，而木质素对纤维素酶的无效吸附会导致纤维素酶解效率降低。

大量研究发现，在酶解过程中添加表面活性剂能够显著提高木质纤维素酶解的转化率，降低木质素对酶的无效吸附，从而降低纤维素酶的用量。

2文献综述

2.1研究原料

杨木作为我国重要的速生人工林材种，由于它的生长周期短、适应性广、价格低廉，所以广受欢迎。杨树具有适应性强、生长快、树干通直、出材率高等优点，已经成为我国三大速生人工林树种之一，在我国得到广泛种植。目前全国杨树总面积已达1010多万hm2，蓄积量达5.49亿m3，其中人工林约为757.23万hm2，约占全国人工林面积的20%，我国是世界上杨木人工林面积最大的国家[3]。

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