【摘要】：能源危機(jī)和環(huán)境污染日益被大眾所關(guān)注,其重要性和迫切性已經(jīng)不需要再贅述,更重要的是找到一種可以替代化石能源的原料來為我們提供能源和多種化學(xué)品。因此,利用可再生的木質(zhì)纖維原料制備環(huán)境友好的燃料乙醇、生物質(zhì)材料和化學(xué)品引起了研究人員的關(guān)注。通過現(xiàn)有的生物質(zhì)精煉手段開發(fā)利用木質(zhì)纖維原料,最重要的是實(shí)現(xiàn)木質(zhì)纖維原料的清潔高效分離,從而實(shí)現(xiàn)對木質(zhì)纖維原料的全組分高效利用。本研究采用了稀酸和水熱預(yù)處理兩種預(yù)處理手段處理油菜稈原料,探討了所用預(yù)處理方法對于纖維素酶解糖化效率的影響,特別是預(yù)處理對于原料化學(xué)成分、物理結(jié)構(gòu)的改變,以及底物成分與酶解糖化的關(guān)系。通過研究發(fā)現(xiàn),180℃水熱預(yù)處理協(xié)同堿處理將油菜稈酶解效率提高5.9倍,達(dá)到了 93.1%,而稀酸預(yù)處理在較低的130℃達(dá)到了相近的作用,酶解效率達(dá)到了 89.8%,從而提供了一個(gè)更加節(jié)能環(huán)保的選擇。其次,本研究探究了水熱及稀酸預(yù)處理協(xié)同堿后處理對于所提取木質(zhì)素化學(xué)結(jié)構(gòu)及木質(zhì)素提取效率的影響,發(fā)現(xiàn)油菜稈木質(zhì)素主要由紫丁香基木質(zhì)素和愈創(chuàng)木基木質(zhì)素構(gòu)成。木質(zhì)素連接鍵主要為β-O-4、β-β和β-5鍵。其中β-O-4醚鍵容易在提取過程中斷裂,造成大分子降解,且提取過程中伴隨著木質(zhì)素的氧化和縮聚。在水熱175℃時(shí)處理45 min并協(xié)同2%NaOH在100℃溫度下處理2 h時(shí),可以提取最多的木質(zhì)素(12.32%)且純度最高。對木質(zhì)素提取過程及結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步了解有利于對于油菜稈的高值化應(yīng)用。最后,本研究采用亞氯酸鈉脫木素,利用LiOH、NaOH和KOH分離兩年生、三年生和四年生巨尾桉半纖維素,用三倍乙醇對堿溶半纖維素進(jìn)行沉淀,得到了 9組半纖維素樣品。其中四年生巨尾桉碳水化合物含量高于兩年生和三年生巨尾桉,且堿液對四年生巨尾桉半纖維素的分離效率最高。在所選用強(qiáng)堿中,NaOH分離效率最高,KOH次之,LiOH分離能力相對較弱。最顯著的不同是KOH分離的半纖維素含有的葡萄糖組分更少。三種堿提半纖維素的化學(xué)組成相近,木糖為主要成分,葡萄糖醛酸和阿拉伯糖相對較少,同時(shí)含有少量半乳糖、鼠李糖和葡萄糖。通過FT-IR和2D HSQC NMR分析研究發(fā)現(xiàn),巨尾桉堿溶性半纖維素主要是由聚-4-O-甲基-D-葡萄糖醛酸-D-木糖所組成。
【圖文】：

邐Ｄ－吡喃式木糖邐Ｄ－|!萄鉚胳酸逡逑圖１－２半纖維素主要糖組份逡逑Ｆｉｇ．邋１－２邋Ｍａｉｎ邋ｕｎｉｔｅｓ邋ｏｆ邋ｈｅｍｉｃｅｌｌｕｌｏｓｅｓ．逡逑半纖維素之間的差異表現(xiàn)在基本糖單元組份、分子鏈長短、主鏈組成、支鏈長短逡逑以及分枝度。由于半纖維素化學(xué)結(jié)構(gòu)的多樣性，不同半纖維素的理化性質(zhì)差異很大。逡逑２逡逑

邐ＯＨ邐ｎ逡逑圖１－１纖維素結(jié)構(gòu)式逡逑Ｆｉｇ．邋１－１邋Ｔｈｅ邋ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ邋ｏｆ邋ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ逡逑１．２．２半纖維素的化學(xué)結(jié)構(gòu)逡逑根據(jù)《植物纖維化學(xué)》教科書上對于半纖維素的定義，半纖維素是指植物細(xì)胞壁逡逑中的非纖維素的碳水化合物（楊淑蕙等，２０１１）。在化學(xué)構(gòu)成上，半纖維素與纖維素逡逑不同，半纖維素不是均一的聚糖，，無法通過一個(gè)分子式簡單表達(dá)，它是很多復(fù)合聚糖逡逑的總稱。提取半纖維素的原料不同，所提取半纖維素的化學(xué)組分也不相同（Ｅｂｒｉｎｇｅｒｏｖａ逡逑等，２００５）。構(gòu)成半纖維素的基本糖單元有：逡逑ＯＨ邐ＯＨ邐Ｈ0邋ＯＨ逡逑一°ｘ邐一邋ｏ逡逑ＨＯＸ－丨丨氣邋＼－＿ＯＨ邐ＨＯ＾，邐Ｖｑｈ邐＼邐？逡逑ＯＨ邐ＯＨ逡逑Ｄ－咐喃式葡萄糖邐Ｄ－吡喃式丨丨謠期邐Ｄ－毗喃式黎乳期逡逑ＨＯ邐ＯＨ逡逑Ｈ邋＿0邋Ｈ邐＼邐ｆ逡逑［0Ｓｈ邐ＨＯ－ＳＴ－邐°邐／邐＼邐／＝＝0逡逑ｈ0＾邋ｒ－￣ｌｒ0Ｈ邐ｈｏ＾ｗ＾ｔ＾ｏｈ邋ｈ0－＾｛邐｝￣（逡逑Ｈ邋0Ｈ邐＼邐－0Ｈ逡逑Ｌ－吹喃式阿拉伯糖邐Ｄ－吡喃式木糖邐Ｄ－|!萄鉚胳酸逡逑圖１－２半纖維素主要糖組份逡逑Ｆｉｇ．邋１－２邋Ｍａｉｎ邋ｕｎｉｔｅｓ邋ｏｆ邋ｈｅｍｉｃｅｌｌｕｌｏｓｅｓ．逡逑半纖維素之間的差異表現(xiàn)在基本糖單元組份、分子鏈長短、主鏈組成、支鏈長短逡逑以及分枝度。由于半纖維素化學(xué)結(jié)構(gòu)的多樣性
【學(xué)位授予單位】：北京林業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TQ352.79;O636.2

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本文編號：2675381