木质素基表面活性剂对纤维素酶水解促进机制的研究文献综述

 2022-07-11 14:54:16

1前言

木质纤维原料是地球上最为丰富的生物质资源，它通过植物的光合作用将太阳能捕捉并以聚合物的形式储存起来，是可再生资源的一种。 利用生物技术将木质纤维原料转化成可替代得能源及化学品等是缓解化石资源短缺以及环境污染的重要方法之一。木质纤维原料生物炼制技术体系主要包括原料预处理、纤维素酶水解、水解糖液发酵和产品提取４个关键技术。其中，纤维素酶水解是制约木质纤维素高效生物转化的关键。影响纤维素酶水解效率的因素包括纤维素酶协同作用失衡、水解产物抑制作用、物料的孔隙率、木质素及半纤维素含量等。

杨树是世界上分布最广、适应性最强的树种。主要分布北半球温带、寒温带森林树种，北纬22°—70°。杨树在我国的分布很广，从新疆到东部沿海，北起黑龙江、内蒙古到长江流域都有分布。不论营造防护林还是用材林，杨树都是主要的造林树种。我国杨树造林面积不断扩大，已成为世界上杨树人工林面积最大的国家。每年因杨木板材加工产生的杨木加工剩余物（杨木木屑）极其可观，以其为原料生物炼制生产生物基能源与化学品对实现杨木加工剩余物综合利用具有重要的现实意义。

在木质纤维原料生物炼制过程中，纤维素酶水解效率是制约整个生物炼制的关键环节。木质素对纤维素酶水解的阻碍作用一直是木质纤维素生物炼制领域的研究热点。通常认为，木质素对纤维素酶水解的抑制机制体现在两方面：一是对纤维素酶进攻的空间位阻作用；二是对纤维素酶蛋白的无效吸附作用。在木质纤维原料酶水解体系中添加适量的酶解促进剂，如表面活性剂、聚电解质、蛋白等可有效促进酶水解反应速率和糖得率。本论文拟通过添加木质素基表面活性剂提高乙醇预处理杨木的酶水解性能，并揭示其对酶水解的促进机制。

2文献综述

2.1 木质纤维原料

进入21世纪以来，人类社会面临越来越严峻的环境污染、能源匮乏和资源短缺等各种问题。越来越多的国家开始探索新能源，用来代替日益枯竭的化石燃料能源。木质纤维原料是含量最丰富、最具发展潜力、且可再生的生物质能源。木质纤维资源的高效利用能较好地解决能源短缺、资源匮乏和环境污染等问题。木质纤维原料主要由纤维素、半纤维素和木质素组成。此外，木质纤维原料中还有蛋白质、淀粉、灰分、糖醛酸、可溶性糖、果胶等，但所占比例很小。

图1 木质纤维原料结构示意图

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