玉米芯作為典型的農業(yè)廢棄物,具有價格低廉、天然可再生、儲量豐富等優(yōu)點,被認為是替代化石資源生產生物燃料及高附加值化學品的優(yōu)良選擇。玉米芯主要化學成分為纖維素、半纖維素和木質素,其中半纖維素含量相對于其他秸稈較高,也是制備半纖維素衍生產品如功能糖的最佳原料。但由于纖維素的強氫鍵作用、高聚合度和高結晶度,木質素的三維網絡結構及其與半纖維素形成的木質素—半纖維素復合體,這些復雜的結構造成玉米芯不易水解。因此需要通過預處理突破其天然屏障,實現(xiàn)玉米芯全組分的高效利用。本研究以玉米芯為原料,采用不同的高效預處理方法,制備高附加值的半纖維素衍生糖,實現(xiàn)預處理過程中半纖維素的定向解聚,具體研究內容如下:（1）以玉米芯為原料,采用微量堿調控結合微波輔助水熱預處理方法,制備了半纖維素衍生糖,考察NaOH濃度和水熱預處理的強度系數(shù)（SF）對水解液產物分布和固體殘渣成分的影響。通過SEM、XRD手段對殘渣的理化性質進行表征。研究結果表明,NaOH和SF對水解液中產物分布以及半纖維素衍生糖得率具有顯著影響。隨SF增大,半纖維素總溶出量增加;通過微量NaOH調控預處理過程中體系的pH值,可改變溶出半纖維素衍生糖的... 

【文章來源】：華南理工大學廣東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：96 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

木質纖維生物質的結構與化學組成

圖 1-2 組成半纖維素的單糖Fig. 1-2 The monosaccharides in hemicelluloses.由于高分支度、低聚合度（100-200）和非結晶的聚集態(tài)，半纖維素的化學和熱性往往低于纖維素，其部分水解后生成的聚糖、低聚糖在包裝膜、涂料、醫(yī)藥和化等領域皆有重要應用[15]，其完全水解產物單糖（木糖、阿拉伯糖等）可通過化學法生物法轉化為其他重要的能源和高附加值平臺化合物，如糠醛、木糖醇等[16]。.3 木質纖維預處理在植物細胞壁內，纖維素作為骨架提供細胞壁的強度，半纖維素以氫鍵結合在微維表面，提供強度并增強兩者的連接，木質素填充細胞壁中的剩余空間并加強了機持作用。同時，木質素與半纖維素通過化學鍵（苯芐—醚鍵、苯芐—酯鍵、苯芐配等）連接形成 LHC 復合體。這種獨特的組合導致木質纖維生物質對物理、生物和降解表現(xiàn)出較高的抗性[17]。因此，生物質精煉過程中需要對木質纖維進行預處理以植物細胞壁，有利于主要組分間的連接斷裂[18]，預處理過程是木質纖維生物質精煉

圖 1-3 木質纖維生物質利用過程[19]Fig.1-3 Schematic diagram showing utilization of lignocellulose biomass[19].理預處理的物理預處理主要有球磨、超聲波和微波預處理等。球磨預處理主要通過料的尺寸以增加其接觸面積，并降低纖維素結晶度，使碳水化合物更多地解中。但由于其能耗較高，往往需要與其他預處理方法結合使用。鄧等 草酸與1 g玉米芯混合球磨 60 min 后，于130oC 微波中進行 30 min 水熱反的木聚糖類半纖維素衍生糖得率為 86.10%，絕大部分半纖維素從玉米芯作為單體和水溶性聚糖進入水解液，實現(xiàn)了緩和條件下木聚糖類衍生糖的聲波預處理采用超聲波輻射以分解木質纖維細胞壁中復雜的網絡結構。因聲波而產生的氣穴滲入多糖并破壞三大組分之間的連接，從而更好地促進，利用超聲波預處理溶解的桉木硫酸鹽漿可以增強纖維素無定形區(qū)的酸-FeCl3為催化劑）。經 300 W 超聲波預處理 20 min 后的樣品，其酸水解后

【參考文獻】：
期刊論文
[1]蔗渣制備低聚木糖的有機酸預處理條件研究[J]. 陳海珊,李濤濤,周玉恒,蔡愛華,覃香香.  廣西植物. 2014(04)
[2]半纖維素小分子衍生糖分離純化研究進展[J]. 徐純勛,余強,莊新姝,徐惠娟,亓偉,譚雪松,王瓊,王聞,袁振宏.  新能源進展. 2013(02)

博士論文
[1]高透明紙的制備及其在電子器件中的應用[D]. 方志強.華南理工大學 2014
[2]生物質木質素結構解析及其預處理解離機制研究[D]. 文甲龍.北京林業(yè)大學 2014

碩士論文
[1]木質纖維原料醋酸催化制取低聚木糖及其纖維素酶水解[D]. 張紅玉.南京林業(yè)大學 2017
[2]玉米芯兩步法高效制備糠醛的研究[D]. 鄧奧杰.華南理工大學 2016



本文編號：3407546