纖維素結(jié)構(gòu)表征方法

Anevaluationofdiluteacidandammoniafiberexplosionpretreatmentforcellulosicethanolproduction

——BioresourceTechnology(2015)對(duì)硫酸和氨纖維爆破法預(yù)處理纖維素生成乙醇的效益評(píng)估

點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本Abstract降低纖維素轉(zhuǎn)化為乙醇產(chǎn)品的成本預(yù)處理玉米秸稈，克服其頑抗性底物：組成、結(jié)晶度、形態(tài)、結(jié)構(gòu)變化酶：相對(duì)酶活、酶吸附量目的手段方法Diluteacid(DA),Ammoniafiberexplosion(AFEX)評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)

Introduction

酶解木質(zhì)纖維素生物燃料預(yù)處理發(fā)酵纖維素葡萄糖聚合度高結(jié)晶度高頑抗性強(qiáng)親和性低酶解效率低預(yù)處理方法：DA，AFEXAFEXandDApretreatmentofcornstover1、Compositionaldifference（組成差異）AFEX：增加表面親和能力；破壞結(jié)晶結(jié)構(gòu)域、生物質(zhì)纖維；切斷木質(zhì)素與纖維素連接鏈移除乙酰基通過(guò)降低疏水作用力增強(qiáng)酶解能力葡萄糖木聚糖阿拉伯聚糖乙酰基酸不溶木質(zhì)素雜質(zhì)乙醇提取物多糖產(chǎn)物降解后再聚合，木質(zhì)素聚合形成偽木質(zhì)素（含C=O、脂肪族結(jié)構(gòu)）AFEXandDApretreatmentofcornstover目的評(píng)價(jià)手段2、crystallinity(結(jié)晶度)酶解速率：amorphouscellulose≥celluloseIII≥celluloseII≥celluloseI結(jié)晶度：DA：20%38%移除無(wú)定型半纖維素和部分木質(zhì)素AFEX：無(wú)明顯變化破壞纖維素結(jié)晶結(jié)構(gòu)域，推測(cè)celluloseIβ轉(zhuǎn)

化為celluloseIII植物細(xì)胞壁纖維素鏈間和鏈中氫鍵AFEXandDApretreatmentofcornstover3、Surfaceroughnessandmorphologicalchanges（表面粗糙度和形態(tài)變化）儀器原理表征參數(shù)共焦熒光顯微鏡利用激光束經(jīng)照明針孔形成點(diǎn)光源對(duì)標(biāo)本內(nèi)焦平面的每一點(diǎn)掃描，標(biāo)本上的被照射點(diǎn)，在探測(cè)針孔處成像，由光電倍增管或冷電耦器件逐點(diǎn)或逐線接收后在顯示器上形成熒光圖像。morphologicalchanges（形態(tài)變化）原子力顯微鏡（AFM）利用原子之間的范德華力作用來(lái)呈現(xiàn)樣品的表面特性。對(duì)樣品進(jìn)行納米區(qū)域的物理性質(zhì)包括形貌進(jìn)行探測(cè)小角中子散射（SANS）利用低散射角處彈性中子散射研究不同物質(zhì)內(nèi)部介觀尺度（1至數(shù)百納米）結(jié)構(gòu)。Surfaceroughness（表面粗糙度）熱重分析（TGA）在程序控制溫度下測(cè)量待測(cè)樣品的質(zhì)量與溫度變化關(guān)系的一種熱分析技術(shù)，用來(lái)研究材料的熱穩(wěn)定性和組份。纖維素區(qū)域、半纖維素區(qū)域變化表征AFEXandDApretreatmentofcornstover3、Surfaceroughnessandmorphologicalchanges（表面粗糙度和形態(tài)變化）表征參數(shù)UntreatedAFEXDA形態(tài)改變__否是纖維素纖維寬度（nm）__685-119209-34表面粗糙度__增加增加半纖維素域（245-290℃）失重峰有有無(wú)纖維素域（290-350℃）失重峰有有有DA：纖維素纖維生成納米晶體（未斷裂的纖維片段）；半纖維素移除。AFEX：熱重分析半纖維素域降解溫度升高，纖維素域降低；

推測(cè)纖維素分解為小分子纖維素或celluloseIβ轉(zhuǎn)化為celluloseIIIAFEXandDApretreatmentofcornstover4、Structuralchangestolignin（木質(zhì)素結(jié)構(gòu)變化）β芳香醚、聯(lián)苯醚、聯(lián)苯連接木質(zhì)素單體結(jié)構(gòu)木質(zhì)素HSQCNMRspectra分析（核磁共振）DA：β芳香醚減少60AFEX：β芳香醚減少20%木質(zhì)素半纖維素芳香環(huán)酯鍵醚鍵AFEXandDApretreatmentofcornstover5、enzymatichydrolysis（酶解）影響酶解效率的原因木質(zhì)纖維素底物特性酶特性移除木質(zhì)素、木聚糖，切斷木質(zhì)素-纖維素連接鏈酶吸附量、不同酶協(xié)同產(chǎn)物抑制低聚纖維素、低聚木質(zhì)素AFEXandDApretreatmentofcornstover6、Enzymeadsorption（吸附）DA：53mg/glignin131mg/gcellulose

AFEX：38.7mg/glignin270mg/gcellulose木質(zhì)素限制纖維素酶酶解效率：酶非生產(chǎn)性吸附

01木質(zhì)素限制纖維素可及性

02阻礙酶在纖維素表面流動(dòng)

03積累酶量、改變相鄰纖維素鏈表面化學(xué)性質(zhì)推動(dòng)木質(zhì)素液滴消除木質(zhì)素抑制水解過(guò)程策略：AFEXandDApretreatmentofcornstover7、Cellulosicethanolproduction（乙醇產(chǎn)品）

生物乙醇產(chǎn)品的成本是石油燃料的2-3倍；

（原料清洗、營(yíng)養(yǎng)供給、解毒等單元操作）DAA