發(fā)布時(shí)間：2020-05-16 22:05

【摘要】：由于木材和紙漿行業(yè)存在大量的加工殘留物,利用生物質(zhì)廢棄物制備綠色聚合物的概念得到了廣泛的關(guān)注,越來越多的研究者集中于開發(fā)基于樹皮提取物的新產(chǎn)品。本文首先采用了酶,堿和UV/H2O2處理冷杉和白楊樹皮提取樹皮多酚,用色譜法測定樹皮提取物中多酚化合物的化學(xué)成分,研究了三種不同處理對BILP和白楊樹皮的樹皮殘留物和多酚提取物的表面形態(tài)和化學(xué)成分的影響。BILP樹皮的總化學(xué)成分為灰分(約4%),提取物(約28%),木質(zhì)素(約33%),綜纖維素(約39%),而混合的白楊樹皮殘?jiān)苫曳旨s5%),提取物(約35%),Klason木質(zhì)素(約34%)和綜纖維素(約31%)。研究了酶,堿和UV/H2O2三種不同處理方式對提取物產(chǎn)量和成分的影響。研究結(jié)果顯示,UV/H202處理表現(xiàn)出最高的多酚產(chǎn)量,得到了樹皮質(zhì)量54%的產(chǎn)率,與酶和堿處理方法相比,產(chǎn)物中木質(zhì)素/單寧的量降低,而酶處理對于綜纖維素回收有著明顯的促進(jìn)作用。通過研究含有不同木質(zhì)素降解酶的酶促反應(yīng),探索了木質(zhì)素酶在生物轉(zhuǎn)化過程中對木質(zhì)素降解作用機(jī)理。在十個(gè)不同的木質(zhì)素酶生產(chǎn)菌株中優(yōu)選出的三種不同的真菌菌株,在浸沒發(fā)酵10天后,在分離的真菌菌株中觀察到木質(zhì)素酶的最大產(chǎn)量。通過對分離后的真菌菌株木質(zhì)素酶篩選,發(fā)現(xiàn)其主要類型是錳過氧化物酶,并利用該酶氧化了各種常見的MnP底物,通過快速蛋白質(zhì)液相色譜進(jìn)一步測定MnP的降解產(chǎn)物,通過十二烷基硫酸鈉聚丙烯酰胺凝膠電泳評價(jià)了降解過程中的分子量變化情況,發(fā)現(xiàn)了其產(chǎn)物主要為木質(zhì)素降解后的小分子量的酚類物質(zhì)。通過18S核糖體DNA序列分析研究了適合用于生產(chǎn)木質(zhì)素酶的真菌種類,選擇的兩個(gè)引物組來擴(kuò)增18S rDNA的主要部分。結(jié)果表明,基于18S rDNA的方法是鑒定潛在真菌物種生產(chǎn)木質(zhì)素酶的有效手段,這部分分離的真菌種產(chǎn)生的錳過氧化物酶(MnP)會氧化各種典型的MnP底物以及與木質(zhì)素相關(guān)的多酚。實(shí)驗(yàn)還通過搖瓶實(shí)驗(yàn)中培養(yǎng)基的溫度和pH值等參數(shù)對培養(yǎng)條件進(jìn)行了優(yōu)化,得到了生產(chǎn)過氧化錳的最適條件,真菌菌株培養(yǎng)10天后,培養(yǎng)基中產(chǎn)物木質(zhì)素分解酶MnP(64IUL-1),LiP(26.4IUL/1)和漆酶(5.44IUL/1)分別達(dá)到了最高產(chǎn)量。此外,在培養(yǎng)10天后,活性艷藍(lán)(RBBR)染料的生物脫色率為94%。在浸沒發(fā)酵期間測試了八種不同的真菌菌株用于生產(chǎn)漆酶,在所研究的真菌菌株中,側(cè)耳屬物種真菌菌株肺炎克雷伯菌在pH 5.5和30℃的初始條件下,在培養(yǎng)基中表現(xiàn)出對漆酶的最高產(chǎn)量。分離后的漆酶在培養(yǎng)皿中對樹皮進(jìn)行降解實(shí)驗(yàn),四周后鑒定多酚與芳香族化合物的產(chǎn)生情況。在培養(yǎng)期間,蜂蜜替代了培養(yǎng)基中的天然介體,漆酶活性比在培養(yǎng)基中沒有加入蜂蜜的漆酶活性提高了約1.5倍。使用陰離子交換層析法對產(chǎn)生的漆酶進(jìn)行了純化,在10%ABTS作為底物的酶促反應(yīng)中,酶促反應(yīng)最大速度(Vmax),米氏常數(shù)(Km)和周轉(zhuǎn)數(shù)(Kcat)分別為76.9μMmin-1,909μM和739min-1。在此基礎(chǔ)上,對分離出的漆酶應(yīng)用于樹皮生物轉(zhuǎn)化為高價(jià)值生物化學(xué)品進(jìn)行了研究,利用Py-GC-MS研究了不同真菌活性對樹皮處理產(chǎn)物的影響,結(jié)果顯示不同來源的樹皮降解產(chǎn)物分布譜圖明顯不同,使用高效液相色譜法以反相模式分離了所產(chǎn)生的多酚。研究了單花蜂蜜代替天然介體浸漬的樹皮,并研究了不同真菌來源的漆酶對降解樹皮產(chǎn)生多酚的影響。
【圖文】：

塑料和熱塑性彈性體，聚氨酯泡沫，生物燃料和生物聚合物以及生物化學(xué)品等眾逡逑多領(lǐng)域ｔ２Ｎ２４Ｌ木質(zhì)素作為自然界最為豐富的芳香族化合物，通過不同途徑實(shí)現(xiàn)其高值化逡逑利用一直以來都是一個(gè)充滿機(jī)遇與挑戰(zhàn)的課題。如圖１－２所示為木質(zhì)纖維素的高值化轉(zhuǎn)逡逑化示意圖，由于木質(zhì)纖維素有著復(fù)雜的結(jié)構(gòu)以及較高的含量氧量，通過高效的轉(zhuǎn)化方式，逡逑實(shí)現(xiàn)木質(zhì)纖維素到平臺化合物，再進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為液體燃料，能夠緩解石油基能源化學(xué)品逡逑的能源危機(jī)，真正解決當(dāng)前面臨的燃料矛盾１？２７１。逡逑Ｃｈｅｍｉｃａｌ邋ｂｕｉｌｄｉｎｇ邋ｂｌｏｃｋｓ邋ｆｏｒ邐一廣瀯＾逡逑－Ｐｔａｓｔｉｏ邐ＯＸｋ逡逑．邋ｆ－＇邋：邐？邋ｌｆ？ｄｗｔｒｉ？ｌａｄｄｉｔｉｖｅｊ邋１＾５＾邐１逡逑＇ｄ邋；－邐疆少．零零眾，榦Ｅｔｈａｎ0丨。ｒ逡逑Ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ邋＆邐＾邋＾邐Ａｄｖａｎｃｅｄ邋Ｆｕｅｌｓ逡逑Ｈｅｍｉ－ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ邐ｐ逡逑—二sE危逡逑Ｌｉｇｍｎ邐（ＪＬ＾邋Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ邐ＰｒｏｄＵ［ｔ５ｉｎ逡逑NB傘奢＞邋Ａｒｏｍａｔｉｃｓ邋ｔｈｅｒｍｏｃｈｅｍｉｃａｌ邐ｃ邋ｔＳｆ邋）＆邐Ｆｕｅｌｓ逡逑；Ｒｅｓｏｉｉｉｃｅ邐Ｏｆ邋ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ邐Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ邋＾逡逑＊邋＇ｖ＃邋／邋Ｊ邐ｍｅｔｈｏｄｓ邐邐邋＾ｓｔｌｆ邐＾逡逑ｍ邋W －．￥逡逑圖１－２木質(zhì)素的高值化轉(zhuǎn)化示意圖逡逑Ｆｉｇ．邋１－２邋Ｃｏｎｃｅｐｔｕａｌ邋ｔｈｅｍｅ邋ｏｆ邋ｌｉｇｎｉｎ邋ｖａｌｏｒｉｚａｔｉｏｎ邋ａｎｄ邋ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ逡逑－３邋－逡逑

醇）由黃酮單元組成。平均縮合度為４？１２個(gè)類黃酮單位，通常以聚合物形式存在，不逡逑會發(fā)生水解。凝縮類單寧占全球商業(yè)單寧產(chǎn)量的９０％以上，其主要結(jié)構(gòu)由四環(huán)至四類連逡逑接的黃酮類單元組成，其中Ａ環(huán)為間苯二酚型，Ｂ環(huán)為苯酚類單體（圖１－４邋），具有幾逡逑種類黃酮單元連接的間苯二酚Ａ環(huán)和鄰苯二酚Ｂ環(huán)［３＼逡逑在松木等樹種中，類黃酮單位為主要由四至八個(gè)鍵連接的間苯三酚Ａ環(huán)和間苯二酚逡逑Ｂ環(huán)（兒茶素基團(tuán)），其中，類間苯三酚Ａ環(huán)和苯酚Ｂ環(huán)的類黃酮單位的縮合程度要小逡逑得多。松木單寧的基本聚合物成分的結(jié)構(gòu)如圖１－４所示。逡逑（0Ｈ）邐（ＯＨ）逡逑，邐Ａｈ逡逑圖１－４松木類單寧單元逡逑Ｆｉｇ．邋１－４邋Ｐｉｎｅ邋ｔａｎｎｉｎ邋ｕｎｉｔ逡逑除了類黃酮單元之外，還含有碳水化合物，水膠體膠，氨基和亞氨基酸部分的非單逡逑寧成分也存在于樹皮單寧提取物中，其中具有３％至６％濃度變化的親水性的水解膠體樹逡逑－４邋－逡逑
【學(xué)位授予單位】：東北林業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TQ925;TQ351

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2667409