刘泽寰课题组报道了金属醇盐在木质纤维素预处理应用中的新方法
2016-07
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近日,刘泽寰课题组在国际生物质能源权威期刊《Bioresource Technology》上发表题为“Comparative study of different alcoholate pretreatments for enhanced enzymatic hydrolysis of sugarcane bagasse”的研究论文。该论文首次使用了具有碱法和有机溶剂法双重优势的金属醇盐对蔗渣进行预处理,获得了良好的效果。
随着全球经济的快速发展,石油、煤炭和天然气等能源日益短缺。世界各国纷纷开始寻找可替代传统化石能源的新型能源。天然木质纤维素是地球上最丰富、廉价的可再生生物资源,利用天然木质纤维素生产燃料乙醇,既能保护生态环境,又能优化能源结构,创造经济效益。蔗渣是南方典型经济作物——甘蔗经破碎压榨工艺提取蔗汁后呈纤维状的固体残渣废料,主要由纤维素、半纤维素和木质素组成,其复杂而牢固的晶体结构阻挡了纤维素酶与底物的有效结合,使其中的纤维素、半纤维素成分难以被降解利用。因此,蔗渣等木质纤维素原料的预处理技术一直是制约木质纤维素综合利用效率的瓶颈之一。
刘泽寰课题组尝试使用金属醇盐来实现碱法和有机溶剂法联合预处理木质纤维素。实验结果显示:与未经预处理的蔗渣相比,经4% w/v浓度的乙醇钠在121℃下作用1小时后,蔗渣中65.4%的木质素被去除。以预处理后的蔗渣为底物,当纤维素酶和木聚糖酶的比例为4:1时,两种酶之间的协同作用效果达到最佳,单糖产量达21g/L,纤维素和木糖转化率分别达到110.4%和94.5%,效果优于国际上其它蔗渣预处理方法。
金属醇盐是一类介于无机化合物和有机化合物之间的广义金属有机化合物,易溶于水,能够分解成相应的碱和醇。用金属醇盐预处理木质纤维素,相当于碱处理法和有机溶剂处理法的组合,在去除木质素、协助破坏木质纤维素的复杂结构、提高后续酶解效率上会优于单独的碱处理法或有机溶剂处理法,这一点已经通过本研究得到证实。在此之前,在国际上尚未见到其它关于金属醇盐预处理木质纤维素的研究报导。刘泽寰课题组的这一成果为蔗渣预处理提供了一种有效的新方法,也可为今后其它木质纤维素预处理研究提供重要的借鉴和帮助。
论文链接:http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0960852416303613