《生物酶解残渣木素的分离,纯化和溶液性质》的文献综述.doc

《生物酶解残渣木素的分离，纯化和溶液性质》的文献综述内容摘要通过翻阅这些参考资料和文献，我深入了解了生物酶解残渣木素的分离，纯化和溶液性质的一些知识，可以为酶解木素的衍生物的研究和新能源的开发提供依据关键词：木质素 酶解木质素 酶解木素优缺点 应用与前景第 1 章 前言木素是植物纤维原料中的重要化学成分之一由于木质素结构的复杂性，以及它在细胞壁中与高聚糖之间错综的关系这给木质素的研究带来了很大的困难为了要研究原始状态的木质素的结构和性质，需将其从细胞壁中分离出来但是到目前为止，还未能得到一种完全表示原来木质素的木质素制备物其中的原因主要有三点1、木质素具有不稳定性 2、结构复杂，溶解性能差3、与高聚糖之间错综复杂的联系利用分离的木素样品进行木素化学结构、反应性及反应产物的研究对酶解木质素衍生物的研究和新能源的开发提供了依据1．研究背景1.1 酶解木质素的来源由真菌分泌胞外和胞内的酶（一种生物催化剂）可以将其中纤维素和半纤维素转化为单糖，并且可以进一步发酵成酒精或者生产蛋白质饲料等其它高附加值产品，这里剩余的酶解渣的木质素的深加工利用，不仅可以变废为宝、减少对坏境的污染，可以制成燃料棒或转化成为其它木素深加工产品， ，而且可直接降低纤维素酶水解的工艺成本。

剩余的酶解渣即所谓酶解木质素1.2 国内外的研究状况国内：曾有人做过有关红麻、稻草酶解木素的制备条件的研究 [1,2]，陈中豪等人在有关酶解木素研究的基础上，详细研究了球磨时间、酶用量、底物浓度、酶解时间等因素对麦草酶解木素制备的影响考虑到球磨时间对木素结构的可能变化的影响和尽可能地获得更大的木素提取率，提出了一个合适的麦草酶解木素的提取方法国外：Chang 等人 [3]（1975）就用很强的分解纤维素和半纤维素活力的酶处理球磨后的木粉精制后的纤维素酶解木质素得率比较高，也是目前用作结构研究的较理想的木质素制备物1.3 木质素的分离木质素的分离方法可以分为两类：a 是将木质素以外的成分溶解除去，木质素作为分离残渣保留下来（不溶性木质素） b 直接溶解木质素而进行分离（可溶性木质素） 本实验所使用的酶解木质素属于前者，此法的优点是分离的过程中未引起木质素结构的剧烈变化2．酶解木素的应用把酶解木质素加入适量的环氧氯丙烷中，加热溶解后再加入催化剂碱溶液，可以得到木质素改性环氧树脂，其耐溶剂性能大幅度提高另外，酶解木质素改性能够提高环氧树脂的热稳定性酶解木质素的引入可以明显改善聚氨酯的耐老化性能，特别适用于制备户外用品等耐老化要求较高的制品。

[4]由于木质素具有三维分子结构，因此酶解木质素在聚氨酯中可以同时看作交联剂酶解木质素含有较多的活性基因，可以按照分子设计的思路合成不同性能的酶解木质素改性环氧树脂、聚氨酯、酚醛树脂3．酶解木素的分离和提纯3.1 样品的分离生物酶处理过后的粗酶解木素含有杂质，如糖，无机盐等，还有部分酶吸附在木素上，所以我们要对粗的酶解木素进行提纯，从而得到纯度较高的木质素先对粗木素进行洗涤，称取一定量的粗木素于 500mL 的烧杯中，加入一定量的 0.2mol/L 醋酸钠缓冲溶液，其 PH4.8[5]，使木素浸渍于缓冲液中用玻璃棒搅拌使其混合均匀，静置 1~2 小时后进行离心分离，15min 后取出倒出上清液，加入醋酸钠缓冲液搅拌，再静置 1~2 小时后进行离心，如此洗涤三次3.2 样品的纯化将所得到的粗木质素溶于二氧六环水溶液中（96:4 ） [3,6]，在常温下反应先配 100ml 溶液溶解木质素，用磁力搅拌器搅拌 48h，离心取上层清夜留用沉淀部分再倒入 60ml 溶液搅拌 48h，离心取上清夜，在把沉淀部分加入 40ml溶液搅拌 48h，离心取上清液，把所得的上清液集中旋转蒸发，直至20～40ml。

冷冻干燥，得粗木素样品粗木素的纯化： 1g 粗木素溶于 28ml（吡啶：醋酸：水）比例依次为 9:1:4，再加氯仿萃取，其比例为 18，离心分成水层，沉淀层，有机层三层，水层和沉淀层加同样量的混合溶剂萃取，再次离心分离，水层蒸干称重，沉淀层干燥后称重，有机层减压浓缩后溶入 15 倍的乙醚中，离心分离用乙醚洗至无吡啶味/P 2O5 真空干燥[7]4．酶解木素的表征 4.1 动态光散射技术（DLS）工作原理：多普勒频移测得溶液中分子的扩散系数 D，再由 D=KT/6∏ηr 可求出分子的流体动力学半径 r， （式中 K 为波尔兹曼常数，T 为绝对温度，η 为溶液的粘滞系数） ，根据已有的分子半径 —分子量模型，就可以算出分子量的大小优点：1）样品制备简单，不需要特殊处理，测量过程不干扰样品本身的性质，能够反映出溶液中样品分子的真实状态2）测量过程迅速，而且样品可回收利用3）检测灵敏度高4）能够实时监测样品的动态变化注意事项：1）由于 DLS 对灰尘和气泡及其它大的颗粒非常敏感，所以制备样品时，一定要注意不要让样品中混有大颗粒物质2）加样时一边加一边缓缓向上提起样针，以免形成气泡3）样品池内外表面不能粘有脏物，不能有手指印迹等4.2 原子力显微镜（AFM）基本原理：将一个对微弱力极敏感的微悬臂一端固定，另一端有一微小的 尖，针尖与样品表面轻轻接触，由于针尖尖端原子与样品表面原子间存在极微弱的排斥力，通过在扫描时控制这种力的恒定，带有针尖的微悬臂将对应于针尖与样品表面原子间作用力的等位面而在垂直于样品的表面方向起伏运动利用光学检测法或隧道电流检测法，可测得微悬臂对应于扫描各点的位置变化，从而可以获得样品表面形貌的信息。

优点：1）具有原子级高分辨率2）可实时地得到在实空间中表面的三维图像，可用于具有周期或不具有周期性的表面结构研究3）可以观察单个原子层的局部表面结构，而不是对体相或整个表面的平均性质4）可在真空、大气、常温等不同环境在工作，甚至可将样品浸渍在水和其他溶液中，对样品无损伤4.3 木素的溶解性通过进行不同有机溶剂对木质素的溶解能力和溶解特性的研究表明：有机溶剂对木质素的溶解能力大小依次为二氧六环>丙酮>乙酸乙酯>甲醇>正丁醇正丁醇对于低分子量级分溶出性较好，分子量10000 的高分子量部分占 11.91﹪有机溶剂萃取分级法利用不同有机溶剂对木质素的溶解能力实现分级 [8]试剂：①二氧六环 分子式 C4H8O2 无色液体，稍有香味，微毒对皮肤、眼部和呼吸系统有刺激性，并且可能对肝、肾和神经系统造成损伤，主要用作溶剂、乳化剂、去垢剂等 ②氯仿 分子式 CHCL3 无色透明液体，有特殊气味，味甜，高折光，不燃，质重，易挥发 5．参考文献1．万金泉等, 纤维素科学与技术 ,1993; l(1):292．文湘辉等, 酶解木素制备条件的研究 ,中国造纸学会第七届学术年会论文集,上集,广州,1994:5033．Chang, H., et al., Comparative studies on cellulolytic enzyme lignin and milled wood lignin of sweetgum and spruce. Holzforschung, 1975. 29(5): p. 153-159.4．程贤甦 and 刘树生, 酶解木质素的研究进展及其在橡胶工业中的应用 ,橡胶科技市场,2009.7(19)5．Tu, M., X. Pan, and J.N. Saddler, Adsorption of cellulase on cellulolytic enzyme lignin from lodgepole pine. Journal of agricultural and food chemistry, 2009. 57(17): p. 7771-7778.6．中野辈三编. 木质素的化学 ——基础与应用 IM.高洁,等译．北京:轻工业出版社,1988:45.587．刘小安, 麦草碱易溶木素分级的研究 [D],南林大硕士论文 19868．刘曌, 工业木质素分级分离的基础研究 . 2010,,西南科技大学。