全麻纤维的综合利用及木质素对纤维素酶吸附的研究

全麻纤维的综合利用及木质素对纤维素酶吸附的研究

作者:师大云端图书馆 时间:2015-06-20 分类:期刊论文 喜欢:2548
师大云端图书馆

【摘要】麻纤维是我国一类重要的传统纤维原料,种类繁多,资源丰富。其中苎麻具有“中国草”之称,由其皮部韧皮纤维加工成的纺织品具有洁白、挺括、冰爽、舒适、抑菌、保健、卫生等优点,深受国内外消费者喜爱。但苎麻韧皮纤维在使用前,必须首先将其中的胶质脱除,使单根纤维之间分离,同时赋予纤维一定的成纺性能。其中酶法脱胶由于具有脱胶专一性强、作用条件温和、所得麻纤维品质好,柔软、蓬松卷曲、手感好、强度高、光泽度好等诸多优点,以及环境污染轻的优势,成为麻纤维脱胶的发展方向。但目前在高效脱胶菌株、主要脱胶酶组分和脱胶机理等方面的研究还有待于深入,以促进酶法脱胶的发展。除了韧皮纤维外,占生物学产量60%左右的麻秆部分,目前除少部分用于压制纤维板或制浆造纸外,大部分未被有效利用,造成资源的极大浪费,因此急需强化该方面的研究,以达到麻类原料全组分利用的目的。由于麻秆中富含纤维素,因此可望用于转化生产燃料乙醇,但目前尚未有利用苎麻秆生产生物乙醇的报道。在生物转化生产燃料乙醇过程中,由于原料中的木质素在纤维素酶解过程中,会与酶产生非反应性的结合,导致对酶的无效吸附,从而影响纤维素的酶解效率。了解木质素与酶的吸附规律和机制对提高纤维素的酶解具有重要意义。由于不同原料来源的木质素的组成和性质等的不同,将会对吸附造成不同的影响,而该方面研究还未见报道。基于以上背景,本论文对苎麻等原料皮部韧皮纤维的高效脱胶酶系、酶法脱胶机制、麻秆部纤维预处理和糖化发酵产燃料乙醇的可行性、木质素对纤维素酶的吸附及机制等进行了研究。本论文的主要研究结果如下:1.苎麻高效脱胶菌株的筛选、酶学性质和果胶酶的生产通过比较不同菌株粗酶液的脱胶能力,发现Bacillussp.Y1的粗酶液具有快速和高效的脱胶能力,脱胶过程在1h内基本完成,并且几乎不含有纤维素酶。酶学性质研究表明,Bacillussp.Y1粗酶液中的PGL的最适pH为9.6-10.0,最适温度为60℃,在pH7-10.5和30-50℃具有很好的稳定性,有较宽的pH和温度范围,和很好的过氧化氢耐受性,具有较好的应用于酶法脱胶的潜力。该粗酶液在脱胶过程中与过氧化氢具有协同作用,可明显提高苎麻纤维的脱胶率和纤维白度,为酶法脱胶和过氧化氢漂白工艺相结合提供了理论基础。通过单因子实验、混料设计、部分因子实验和中心组合设计,对Bacillussp.Y1产酶培养基组分和培养条件进行了优化,以提高其产酶水平。优化后得到最佳产酶条件为:碳源10.5%,(NH4)2SO40.37%(w/v),MgSO40.3%(w/v),Tween-800.1%(w/v),初始pH8.2,每50mL的发酵培养基的接种量为1.3mL(种子培养液的OD600约为5.77),秋千式摇床转速为100rpm,34℃下发酵60h。相比优化前,PGL酶活和PG酶活分别提高了1倍和2.44倍,产酶高峰缩短了12h,由72h提前至60h。2.脱胶机制研究通过Bacillussp.Y1粗酶液酶系分析和粗酶、纯酶添加实验验证,证明Bacillussp.Y1酶液中具有的高蛋白酶活力是该酶液有效脱胶的一个主要因素,并发现蛋白酶和果胶酶在脱胶中存在协同作用。为酶法脱胶中的有效脱胶酶组分和脱胶酶系改造提供了新的见解。通过对不同生长期的苎麻的化学成分和脱胶性能进行分析,发现头麻和二麻在化学成分和脱胶效果上几乎没有差别,而三麻脱胶性能最差。对头麻和三麻不同脱胶时间下的样品进行比较研究,发现三麻中果胶和半纤维素的脱除率明显低于头麻,SEM观察也发现三麻表面附着的胶质明显多于头麻,且较难脱除。分析推测可能是半纤维素阻碍了三麻胶质的脱除。3.预处理苎麻秆和红麻秆糖化发酵生产燃料乙醇研究比较了几种不同化学预处理方法对苎麻秆和红麻秆纤维素酶解性能的改善效果以及预处理后秆部纤维糖化发酵产燃料乙醇的性能。研究发现碱法预处理较适用于此类原料。4%NaOH和0.02%蒽醌-2-磺酸钠盐(AQSS),在170℃下处理1h的苎麻秆和红麻秆,木质素脱除率最高,经过分批补料半同步糖化发酵工艺,在补料至底物浓度为20%时,乙醇浓度可达63g/L,转化率分别为77%和79%。红麻秆经5.2%NaHSO3和0.2%H2SO4,在170℃下处理1h,补料至20%的底物浓度时,乙醇浓度可达到65g/L,纤维素转化率为72%。4.不同原料来源木质素的组成和性质及其对纤维素酶吸附的影响和机制研究来源于不同种类原料的木质素对纤维素酶表现出不同的吸附性能,吸附强弱排序为松木木质素>玉米秸木质素>杨木木质素>红麻秆木质素。通过对不同木质素组成和性质的研究,推测木质素的结构特征差异可能是造成吸附差异的潜在机制,如功能团和木质素组成等。具有低S/G比例的木质素对纤维素酶表现出更高的吸附能力。玉米秸木质素中高的酚羟基含量和低的羧酸基团含量是其对纤维素酶吸附能力大于红麻秆木质素和杨木木质素的原因之一。相比玉米秸木质素,松木木质素具有低含量的脂肪羟基,增加了木质素的疏水性,可能是松木木质素对纤维素酶吸附能力大于玉米秸木质素的原因之一。通过酶活测定、纯酶吸附等实验,发现木质素对纤维素酶不同酶组分的吸附力强弱顺序为CBH、木聚糖酶>EG>BG,BG的最弱吸附力表明,CBM在蛋白吸附中发挥重要作用。
【作者】郭芬芬;
【导师】赵建;
【作者基本信息】山东大学,微生物学,2014,博士
【关键词】麻韧皮纤维;酶法脱胶;麻秆纤维;预处理;生物乙醇;木质素;吸附;蛋白纯化;

【参考文献】
[1]卜兴建.20世纪80年代中国探索话剧的叙事研究[D].福建师范大学,戏剧戏曲学,2004,硕士.
[2]房世超.燃料电池用聚芳醚类阴离子交换膜的制备及性能研究[D].南京理工大学,环境工程,2013,硕士.
[3]田杰.评价理论视角下《简爱》的情感资源研究[D].郑州大学,外国语言学及应用语言学,2013,硕士.
[4]张倩.有限制开放式基金的申购赎回机制及其绩效研究[D].郑州大学,金融学,2013,硕士.
[5]宋阳.基于收发共阵的高频地波雷达天线研究[D].哈尔滨工业大学,信息与通信工程,2014,硕士.
[6]阮东升.程敏政交遊研究[D].华东师范大学,中国古典文献学,2014,博士.
[7]史焕翔.列宁集体主义理论及其当代价值[D].东北农业大学,马克思主义基本原理,2013,硕士.
[8]明宝利.基于RTX六自由度电动平台控制系统设计与实现[D].哈尔滨工程大学,机械制造及其自动化,2012,硕士.
[9]张星星.孙原湘、席佩兰夫妇诗歌研究[D].苏州大学,中国古代文学,2013,硕士.
[10]杨斌.罗汝芳哲学思想探究[D].安徽大学,宋明理学研究,2014,硕士.
[11]郑春.中职学生全程性职业指导研究[D].湖南大学,教育科学与管理,2013,硕士.
[12]贾义鹏,吕庆,尚岳全,支墨墨,杜丽丽.基于证据理论的岩爆预测[J].岩土工程学报,2014,06:1079-1086.
[13]杨芳.山区混凝土梁桥延性抗震性能评估[D].长安大学,桥梁与隧道工程,2014,硕士.
[14]张海宝.基于ZnO纳米薄膜的贵金属(Au,Ag)SERS基底的制备及SERS特性研究[D].安徽大学,材料物理与化学,2014,硕士.
[15]潘文超.一个测试数据库生成工具的设计与实现[D].华中科技大学,软件工程,2013,硕士.
[16]曹玖新,吴江林,石伟,刘波,郑啸,罗军舟.新浪微博网信息传播分析与预测[J].计算机学报,2014,04:779-790.
[17]吴佩烔.基于HSK作文语料库的外国学生汉语比喻运用研究[D].华东师范大学,语言学及应用语言学,2013,硕士.
[18]孙雁,赵丽秋,田忠和.基于MSAnalysisServices的数据挖掘的开发模式[J].计算机与现代化,2002,05:4-6.
[19]刘鹏.石墨烯和氧化铜复合材料的制备及电容性能研究[D].上海大学,2013.
[20]贾志浩.基于不同湍流模型的汽车外流场数值模拟[D].郑州大学,动力机械及工程,2013,硕士.
[21]龙凤翔.中国摩托车产业集聚及影响因素研究[D].重庆工商大学,产业经济学,2014,硕士.
[22]蒋修念.万州区耕地集约利用评价研究[D].西南大学,土地资源管理,2014,硕士.
[23]崔茹.主题班会对初中生国家情感的促进作用[D].沈阳师范大学,发展与教育心理学,2013,硕士.
[24]陆烨.阿拉伯世界关于“中国经验”的研究[D].上海外国语大学,阿拉伯语语言文学,2013,硕士.
[25]侯严利.配筋砌块砌体剪力墙结构动力性能测试及抗震性能研究[D].哈尔滨工业大学,建筑与土木工程,2014,硕士.
[26]蔡舜田,周世纯.胶新铁路建设处处展现“创新”[J].铁道标准设计.2004(02)
[27]汪春英.多元硫化物纳米结构的控制合成及其性能研究[D].南昌大学,材料物理与化学,2014,硕士.
[28]欧昭蓉.高中思想政治课堂教学中师生情感交流研究[D].华中师范大学,学科教学,2014,硕士.
[29]郭子杰.浅论民国时期的艺术品外交[D].南京大学,专门史,2013,硕士.
[30]通讯员刘建生记者刘清波解丽达.固安培育战略性新兴产业高地[N].河北日报,2015-05-20010.
[31]程敏.我国钢铁行业上市公司融资效率研究[D].中国科学技术大学,工商管理,2014,硕士.
[32]董光宇.我国商业银行竞争力实证研究[D].北京交通大学,2007.
[33]欧阳梦迪.水力喷砂射孔喷嘴的优化设计及实验研究[D].重庆大学,采矿工程,2014,硕士.
[34]陈海清,戴晓云,潘良云,赵叶平,何丽红,陈元忠,贺保卫,王云波,覃素华.时间剖面上的假构造及其解决方法[J].石油地球物理勘探,2009,05:590-596+602+525+650.
[35]付羽佳.基于博弈理论的证券监管效率研究[D].苏州大学,金融(专业学位),2014,硕士.
[36]RichardMainaRimiru.An Architecture for an Integrated Innate and Adaptive Artificial Immune System Applied to Network Intrusion Detection[D].中南大学,计算机应用技术,2013,博士.
[37]李龙豪.全视技术数字内容获取技术研究[D].吉林大学,软件工程,2013,硕士.
[38]李蕙.覆土建筑景观设计的研究[D].苏州大学,园林植物与观赏园艺,2013,硕士.
[39]黄淼.砷和硒的电动萃取/原子荧光光谱新分析方法研究[D].中国科学技术大学,分析化学,2014,硕士.
[40]徐丹.microRNA-33a通过靶向HIF-1α抑制黑色素瘤侵袭转移的分子机制研究[D].中南大学,临床医学,2013,博士.
[41]张文星.城网改造可靠性及经济效益评估方法研究[D].西安理工大学,电气工程,2003,硕士.
[42]林伟淳.国际化人才法律素养的培养研究[D].广东外语外贸大学,思想政治教育,2013,硕士.
[43]梅欣佩.降雨条件下坡面薄层水流水动力学特性试验研究[D].西安理工大学,水文学及水资源,2004,硕士.
[44]周文献.Bcl-2、Bax和GST-π在非霍奇金淋巴瘤中的表达研究[D].广西医科大学,肿瘤学,2004,硕士.
[45]杨慧.新中式空间陈设艺术设计研究[D].山东工艺美术学院,设计艺术学,2013,硕士.
[46]陈簌.马来西亚低成本房屋政策与我国经济适用房政策的比较研究[D].苏州大学,土地资源管理,2014,硕士.
[47]胡小明.谈中国数据库产业的发展问题(一)[J].网络与信息.2002(05)
[48]华建新.宝钢2030mm冷连轧机的速度最佳设定[J].冶金自动化,1990,03:45-47.
[49]郭海洋.GPS基线解算和质量控制[J].石油地球物理勘探,2001,06:11-10+9-8+7-6+5-4+3-0.
[50]张丽霞.数据采集装置嵌入式ARM9核心板的设计与实现[D].湖南大学,电子科学与技术,2011,硕士.

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