本文關(guān)鍵詞：基于蒸汽爆破制備玉米芯和木薯酒糟木質(zhì)素及其結(jié)構(gòu)表征

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【摘要】：木質(zhì)素(1ignin)是一種自然界儲量非常豐富的可再生芳香族高分子聚合物。現(xiàn)階段木質(zhì)素的利用局限于低附加值領(lǐng)域,大量木質(zhì)素資源通常被用于燃燒供熱。高純度低分子量木質(zhì)素可用于代替石油基芳香族化合物的制備以及用于生物基功能高分子材料的制備。本論文分為三部分,第一部分通過稀酸蒸汽爆破預(yù)處理(質(zhì)量濃度0.5%硫酸、1.5 MPa、5 min)去除玉米芯中的半纖維,優(yōu)化高熱乙醇提取木質(zhì)素參數(shù),將稀酸蒸汽爆破物料為原料,在體積分?jǐn)?shù)80%乙醇水溶液160℃提取120 min后,木質(zhì)素的提取率為41%,純度為94%。該木質(zhì)素的分子量較低(Mw=683 g·mol-1,Mn=504 g.mol-1)；紅外譜圖結(jié)果初步顯示該木質(zhì)素中部分C-O-C連接鍵發(fā)生斷裂；通過二維核磁HSQC進(jìn)一步表明該木質(zhì)素側(cè)鏈基團(tuán)部分僅存在少部分β-O-4連接,其余C-C,C-O-C連接鍵在弱酸、蒸汽爆破和壓力乙醇溶液的條件下發(fā)生了水解,導(dǎo)致木質(zhì)素分子量的降低；HSQC結(jié)果,表明在微量酸的存在導(dǎo)致了S型單體中甲氧基的脫除,從而促使S型單體轉(zhuǎn)化為G型單體。稀酸蒸汽爆破耦合高熱乙醇提取后,纖維素組分酶解轉(zhuǎn)化率從23%提升到95%；第二部分探究了采用不同堿預(yù)浸漬蒸汽爆破提取玉米芯木質(zhì)素,二維核磁HSQC顯示該方法所得到的木質(zhì)素中常常混有部分半纖維素,在3%堿濃度預(yù)浸漬3.05汽爆強(qiáng)度下,木質(zhì)素純度達(dá)84%,該木質(zhì)素分子量較大,且分子量與蒸汽爆破強(qiáng)度呈反比關(guān)系,堿在蒸汽爆破的高溫過程中僅能實(shí)現(xiàn)部分木質(zhì)素的降解。堿法蒸汽爆破物料中纖維素組分純度得到很大提高,在6%堿濃度預(yù)浸漬3.64汽爆強(qiáng)度下,纖維素組分純度可達(dá)83%,并顯示出良好的酶解轉(zhuǎn)化率,酶解轉(zhuǎn)化率上升至90%以上第三部分以木薯酒糟為原料,確定木薯酒糟中木質(zhì)素的含量,經(jīng)過稀酸蒸汽爆破預(yù)處理、弱堿溫和提取、有機(jī)溶劑純化等步驟,得到純度很高的木薯酒糟木質(zhì)素,大部分樣品中僅檢測到極少量的碳水化合物。當(dāng)硫酸質(zhì)量濃度為0.9%,蒸汽爆破條件為0.9 MPa,11 min時(shí),木質(zhì)素純度高達(dá)93.3%；當(dāng)硫酸質(zhì)量濃度為0.6%,蒸汽爆破條件為1.2 MPa,11 min時(shí),木薯酒糟木質(zhì)素提取率高達(dá)73.8%。通過DPPH法測定了木薯酒糟中木質(zhì)素的抗氧化性,證明了木薯酒糟木質(zhì)素具有一定的潛力應(yīng)用于抗氧化劑。
【關(guān)鍵詞】：蒸汽爆破 木質(zhì)素 纖維素 結(jié)構(gòu)表征 酶解糖化
【學(xué)位授予單位】：北京化工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：O636.2
【目錄】：

• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集3-4
• 摘要4-6
• ABSTRACT6-16
• 第一章 緒論16-30
• 1.1 生物質(zhì)原料16-17
• 1.2 木質(zhì)纖維素17-18
• 1.3 木質(zhì)素的制備方法18-21
• 1.3.1 Kraft木質(zhì)素18-19
• 1.3.2 木質(zhì)素磺化鹽19-20
• 1.3.3 貝克曼木質(zhì)素(MWL)20
• 1.3.4 酶解木質(zhì)素(CEL)20
• 1.3.5 有機(jī)溶劑木質(zhì)素20-21
• 1.3.6 蒸汽爆破木質(zhì)素21
• 1.4 木質(zhì)素結(jié)構(gòu)表征的有力手段21-23
• 1.4.1 紫外吸收光譜21
• 1.4.2 紅外光譜21-22
• 1.4.3 核磁共振22
• 1.4.4 氣相質(zhì)譜22
• 1.4.5 凝膠滲透色譜(GPC)22-23
• 1.5 木質(zhì)素的利用23-25
• 1.5.1 木質(zhì)素在材料領(lǐng)域的利用23-24
• 1.5.2 木質(zhì)素在可再生能源及芳香族化合物領(lǐng)域的利用24-25
• 1.6 纖維素的利用25-27
• 1.6.1 纖維素在材料領(lǐng)域的利用25-26
• 1.6.2 纖維素在能源領(lǐng)域的利用26-27
• 1.7 主要研究內(nèi)容27-28
• 1.8 本課題的研究意義28-30
• 第二章 稀酸蒸汽爆破與高熱乙醇偶聯(lián)法制備玉米芯中木質(zhì)素30-46
• 2.1 引言30-31
• 2.2 實(shí)驗(yàn)材料與實(shí)驗(yàn)儀器31-32
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)材料31
• 2.2.2 實(shí)驗(yàn)儀器31-32
• 2.3 實(shí)驗(yàn)步驟32-37
• 2.3.0 高熱乙醇提取木質(zhì)素實(shí)驗(yàn)條件的優(yōu)化32
• 2.3.1 稀酸蒸汽爆破與高熱乙醇偶聯(lián)制備玉米芯中木質(zhì)素32-33
• 2.3.2 木質(zhì)素提取率33
• 2.3.3 木質(zhì)素分子量的測定33
• 2.3.4 NREL法分析木質(zhì)素組分和纖維素組分中主要成分33-36
• 2.3.5 傅里葉變換紅外光譜36
• 2.3.6 異核單量子碳?xì)涠缓舜?HSQC)36-37
• 2.3.7 纖維素組分的晶體結(jié)構(gòu)變化37
• 2.3.8 處理過程中木質(zhì)纖維素表面形態(tài)的變化特征37
• 2.3.9 纖維素組分的酶解糖化37
• 2.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論37-45
• 2.4.1 高熱乙醇提取木質(zhì)素實(shí)驗(yàn)條件的優(yōu)化37-38
• 2.4.2 不同處理過程中玉米芯木質(zhì)纖維素的組分變化38-39
• 2.4.3 傅里葉變換紅外光譜分析39-42
• 2.4.4 異核單量子碳?xì)湎嚓P(guān)譜圖分析42-43
• 2.4.5 掃描電子顯微鏡表觀形態(tài)分析43-44
• 2.4.6 蒸汽爆破醇提木質(zhì)素后纖維素部分纖維素晶體的結(jié)構(gòu)44
• 2.4.7 纖維素酶解44-45
• 2.5 本章小結(jié)45-46
• 第三章 堿法蒸汽爆破制備玉米芯木質(zhì)素46-60
• 3.1 引言46-47
• 3.2 實(shí)驗(yàn)材料和方法47-48
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)材料47
• 3.2.2 實(shí)驗(yàn)儀器47-48
• 3.3 實(shí)驗(yàn)步驟48-49
• 3.3.1 堿法蒸汽爆破提取玉米芯中木質(zhì)素48
• 3.3.2 堿爆木質(zhì)素(ASEL)和堿爆后富含纖維素組分(CRF)的成分分析48
• 3.3.3 木質(zhì)素分子量的測定48
• 3.3.4 傅里葉變換紅外光譜48-49
• 3.3.5 異核單量子碳?xì)涠缓舜?HSQC)49
• 3.3.6 纖維素組分的晶體結(jié)構(gòu)變化49
• 3.3.7 堿爆后富含纖維素組分的酶解糖化49
• 3.4 結(jié)果與討論49-57
• 3.4.1 堿法蒸汽爆破木質(zhì)素和富含纖維素部分的全組分分析49-51
• 3.4.2 堿法蒸汽爆破木質(zhì)素的特征官能團(tuán)51-53
• 3.4.3 堿法蒸汽爆破木質(zhì)素的分子量53-54
• 3.4.4 堿法蒸汽爆破木質(zhì)素的結(jié)構(gòu)分析54-56
• 3.4.5 堿法蒸汽爆破后富含纖維素樣品的晶體變化56-57
• 3.4.6 堿法蒸汽爆破后富含纖維素樣品的酶解糖化57
• 3.5 本章小結(jié)57-60
• 第四章 木薯酒糟中木質(zhì)素的提取及其抗氧化性表征60-70
• 4.1 引言60-61
• 4.2 實(shí)驗(yàn)材料和方法61-62
• 4.2.1 實(shí)驗(yàn)材料61
• 4.2.2 實(shí)驗(yàn)儀器及規(guī)格61-62
• 4.3 實(shí)驗(yàn)步驟62-65
• 4.3.1 蒸汽爆破預(yù)處理木薯酒糟62
• 4.3.2 弱堿法提取木薯酒糟中的木質(zhì)素62-63
• 4.3.3 有機(jī)溶劑法純化木質(zhì)素63
• 4.3.4 蒸汽爆破木薯酒糟和木薯酒糟木質(zhì)素的全組分分析63-64
• 4.3.5 木薯酒糟木質(zhì)素的分子量測定64
• 4.3.6 木薯酒糟木質(zhì)素的抗氧化性測試64
• 4.3.7 木薯酒糟木質(zhì)素的~(31)PNMR64-65
• 4.4 結(jié)果與討論65-68
• 4.4.1 蒸汽爆破木薯酒糟的全組分分析65
• 4.4.2 木薯酒糟木質(zhì)素的全組分分析65-66
• 4.4.3 木薯酒糟木質(zhì)素的分子量測定66-67
• 4.4.4 木薯酒糟木質(zhì)素的抗氧化性67-68
• 4.5 木薯酒糟木質(zhì)素的~(31)P NMR68-69
• 4.6 本章小結(jié)69-70
• 第五章 全文總結(jié)與展望70-72
• 5.1 全文總結(jié)70
• 5.2 展望70-72
• 參考文獻(xiàn)72-78
• 致謝78-80
• 研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文80-82
• 成果及專利80-82
• 導(dǎo)師簡介82-84
• 作者簡介84-85
• 附件85-86

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2 江智華,邰瓞生,李忠正;麥草堿法漿殘余木質(zhì)素特性的研究[J];中國造紙;1991年01期

3 А.Н.Иванов;邵寬;;亞麻木質(zhì)素的結(jié)構(gòu)及其對纖維性質(zhì)的影響[J];國外紡織技術(shù)(紡織分冊);1991年10期

4 曹玲全,金英,李忠正;木質(zhì)素在肥料中的應(yīng)用[J];中華紙業(yè);1998年02期

5 呂曉靜,楊軍,王迪珍,羅東山;木質(zhì)素的高附加值應(yīng)用新進(jìn)展[J];化工進(jìn)展;2001年05期

6 吳鉤;可再生材料木質(zhì)素的新用途[J];國外塑料;2002年02期

7 方桂珍;徐鳳英;任世學(xué);劉凱;;CuO/C催化還原堿木質(zhì)素的化學(xué)結(jié)構(gòu)特征[J];中國造紙學(xué)報(bào);2007年01期

8 李志禮;葛圓圓;;可再生生物質(zhì)資源——無硫木質(zhì)素在現(xiàn)代工業(yè)中的應(yīng)用[J];中華紙業(yè);2011年19期

9 萬勤義;傜麻脫膠應(yīng)重視木質(zhì)素的去除[J];紡織學(xué)報(bào);1988年02期

10 李忠正;;麥草堿法脫木質(zhì)素機(jī)理的特性(續(xù))[J];北方造紙;1993年03期

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2 袁同琦;張利鳴;許鳳;孫潤倉;;離子液體中纖維素和木質(zhì)素的重構(gòu)及其對酶水解的影響[A];第十四屆中國科協(xié)年會第十分會場：生物精煉技術(shù)研討會論文集[C];2012年

3 楊洪強(qiáng);侯廣軍;馬方放;張偉;趙海洲;;水分脅迫、水楊酸和草酸對平邑甜茶根系木質(zhì)素代謝的影響[A];2005年全國植物逆境生理與分子生物學(xué)研討會論文摘要匯編[C];2005年

4 謝建軍;羅迎社;;木質(zhì)素的結(jié)構(gòu)及其改性研究進(jìn)展[A];第六屆中國功能材料及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會議論文集（9）[C];2007年

5 孫云章;毛勝勇;陳潔;周利芬;朱偉云;;瘤胃厭氧真菌對木質(zhì)素含量不同底物的附著及發(fā)酵特性研究[A];動物生理生化學(xué)分會第八次學(xué)術(shù)會議暨全國反芻動物營養(yǎng)生理生化第三次學(xué)術(shù)研討會論文摘要匯編[C];2004年

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4 薛白亮;基于木質(zhì)素的聚氨酯材料制備與性能研究[D];北京林業(yè)大學(xué);2015年

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4 朱駿;木質(zhì)素酚醛樹脂膠粘劑的制備及其性能研究[D];西南交通大學(xué);2015年

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9 龔凌燕;石榴籽粒木質(zhì)素合成相關(guān)基因的克隆及表達(dá)分析[D];安徽農(nóng)業(yè)大學(xué);2014年

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