脱氢枞酸基表面活性剂对稀酸预处理物料酶水解的影响文献综述

 2022-01-23 21:53:40

全文总字数：7274字

脱氢枞酸基表面活性剂对稀酸预处理物料酶水解的影响

摘要：利用生产生物质能源，符合当今世界对于发展和能源的需求。在生产过程中，由于纤维素和原料的特性，人们需要采取一定的方式来提高纤维素酶解效率，其中就包括预处理，预处理又可分为化学、物理、生物等等方法，其中稀酸预处理是化学预处理方法的一种。脱氢枞酸作为一种松香衍生物，以其为原料制作表面活性剂，在提高纤维素酶解效率方面有着很好的应用，是一种可再生的绿色资源，能够减少木质素与酶的无效接触，使纤维素酶与纤维素的结合更充分更紧密，以达到提高效率的目的。本实验研究脱氢枞酸表面活性剂对稀酸预处理物料酶水解的影响，以期达到两种研究目的：不同类型脱氢枞酸基表面活性剂对物料酶水解影响；不同类型脱氢枞酸基表面活性剂对酶蛋白吸附性能。

关键词：脱氢枞酸；表面活性剂；稀酸预处理

  1. 前言

随着人类社会的进步和发展，对于能源的需求也日渐增长。在过去的很长一段时间里，石油一直是人类最重要以及最主要的能量来源。现如今，石油占全球能源消费总量的44%[1]，是目前能源中最短缺的。同时，石油还会给环境带来不可逆转的危害，包括温室效应等。然而发展的脚步不能停止，人类迫切需要一种清洁可持续，能够替代煤炭和石油的新型能源。于是，生物质能源进入了人们的视野。首当其冲的就是以木质纤维素原料制备燃料乙醇。

木质纤维原料主要由三种主要成分组成：纤维素，半纤维素和木质素。纤维素是植物细胞壁的主要成分，在有些木材干重中能够达到50%。采用酶解技术可以将纤维素和半纤维素水解成为可发酵性糖，进一步发酵生成乙醇，氢和甲烷等生物燃料。木质素的有效利用有可能改变传统的的粮食生产酒精方式，对我国的经济和社会可持续发展具有十分重大的意义。

在酶水解过程中，由于纤维素酶不可逆地吸附在底物中的木质素表面会导致纤维素酶发生钝化，造成纤维素酶的活性急剧降低，再加上纤维素本身的结晶结构，所以水解效率很低。增加纤维素酶的用量，在一定程度上可以弥补这种钝化作用，提高水解速率和糖得率，但使成本显著增加，经济上不具可行性。为了解决上述难题，世界各国学者在改善酶的水解体系、强化酶的水解过程方面展开了广泛的研究。

脱氢枞酸又名脱氢松香酸，是一种二萜类树脂酸。它具有性质稳定, 抗氧化能力强, 比旋光度较大等一些独特的理化性质[2,3,4]，脱氢枞胺及其衍生物具有一定的生物活性, 能抗菌、杀虫、抗病毒、抗肿瘤等[5,6]。由于脱氢松香酸是天然产物, 一般具有较好的生态性能, 对其改性符合“绿色化学”的“原料绿色化”要求。基于这些特点, 脱氢松香酸的改性研究, 已受到越来越多科研工作者的青睐[7]。

表面活性剂是具有固定的亲水亲油基团, 它们能在溶液的表面能定向排列, 并且使表面张力显著下降。表面活性剂一端为亲水基团, 另一端为疏水基团[8]。有关表面活性剂的作用机理虽然不能很肯定, 但可以认为其作用机理是:非离子型表面活性剂能阻止酶与木质素无效的结合, 使酶能高效地与纤维素结合, 从而提高纤维素的水解效率[9]。

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