劉澤寰課題組報道了金屬醇鹽在木質纖維素預處理應用中的新方法
2016-07
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近日,劉澤寰課題組在國際生物質能源權威期刊《Bioresource Technology》上發表題為“Comparative study of different alcoholate pretreatments for enhanced enzymatic hydrolysis of sugarcane bagasse”的研究論文。該論文首次使用了具有堿法和有機溶劑法雙重優勢的金屬醇鹽對蔗渣進行預處理,獲得了良好的效果。
随着全球經濟的快速發展,石油、煤炭和天然氣等能源日益短缺。世界各國紛紛開始尋找可替代傳統化石能源的新型能源。天然木質纖維素是地球上最豐富、廉價的可再生生物資源,利用天然木質纖維素生産燃料乙醇,既能保護生态環境,又能優化能源結構,創造經濟效益。蔗渣是南方典型經濟作物——甘蔗經破碎壓榨工藝提取蔗汁後呈纖維狀的固體殘渣廢料,主要由纖維素、半纖維素和木質素組成,其複雜而牢固的晶體結構阻擋了纖維素酶與底物的有效結合,使其中的纖維素、半纖維素成分難以被降解利用。因此,蔗渣等木質纖維素原料的預處理技術一直是制約木質纖維素綜合利用效率的瓶頸之一。 劉澤寰課題組嘗試使用金屬醇鹽來實現堿法和有機溶劑法聯合預處理木質纖維素。實驗結果顯示:與未經預處理的蔗渣相比,經4% w/v濃度的乙醇鈉在121℃下作用1小時後,蔗渣中65.4%的木質素被去除。以預處理後的蔗渣為底物,當纖維素酶和木聚糖酶的比例為4:1時,兩種酶之間的協同作用效果達到最佳,單糖産量達21g/L,纖維素和木糖轉化率分别達到110.4%和94.5%,效果優于國際上其它蔗渣預處理方法。 金屬醇鹽是一類介于無機化合物和有機化合物之間的廣義金屬有機化合物,易溶于水,能夠分解成相應的堿和醇。用金屬醇鹽預處理木質纖維素,相當于堿處理法和有機溶劑處理法的組合,在去除木質素、協助破壞木質纖維素的複雜結構、提高後續酶解效率上會優于單獨的堿處理法或有機溶劑處理法,這一點已經通過本研究得到證實。在此之前,在國際上尚未見到其它關于金屬醇鹽預處理木質纖維素的研究報導。劉澤寰課題組的這一成果為蔗渣預處理提供了一種有效的新方法,也可為今後其它木質纖維素預處理研究提供重要的借鑒和幫助。 論文鍊接:http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0960852416303613