纖維素結(jié)構(gòu)表征方法

Anevaluationofdiluteacidandammoniafiberexplosionpretreatmentforcellulosicethanolproduction

——BioresourceTechnology(2015)對硫酸和氨纖維爆破法預(yù)處理纖維素生成乙醇的效益評估

點擊添加文本點擊添加文本點擊添加文本點擊添加文本Abstract降低纖維素轉(zhuǎn)化為乙醇產(chǎn)品的成本預(yù)處理玉米秸稈，克服其頑抗性底物：組成、結(jié)晶度、形態(tài)、結(jié)構(gòu)變化酶：相對酶活、酶吸附量目的手段方法Diluteacid(DA),Ammoniafiberexplosion(AFEX)評估標準

Introduction

酶解木質(zhì)纖維素生物燃料預(yù)處理發(fā)酵纖維素葡萄糖聚合度高結(jié)晶度高頑抗性強親和性低酶解效率低預(yù)處理方法：DA，AFEXAFEXandDApretreatmentofcornstover1、Compositionaldifference（組成差異）AFEX：增加表面親和能力；破壞結(jié)晶結(jié)構(gòu)域、生物質(zhì)纖維；切斷木質(zhì)素與纖維素連接鏈移除乙酰基通過降低疏水作用力增強酶解能力葡萄糖木聚糖阿拉伯聚糖乙?；岵蝗苣举|(zhì)素雜質(zhì)乙醇提取物多糖產(chǎn)物降解后再聚合，木質(zhì)素聚合形成偽木質(zhì)素（含C=O、脂肪族結(jié)構(gòu)）AFEXandDApretreatmentofcornstover目的評價手段2、crystallinity(結(jié)晶度)酶解速率：amorphouscellulose≥celluloseIII≥celluloseII≥celluloseI結(jié)晶度：DA：20%38%移除無定型半纖維素和部分木質(zhì)素AFEX：無明顯變化破壞纖維素結(jié)晶結(jié)構(gòu)域，推測celluloseIβ轉(zhuǎn)

化為celluloseIII植物細胞壁纖維素鏈間和鏈中氫鍵AFEXandDApretreatmentofcornstover3、Surfaceroughnessandmorphologicalchanges（表面粗糙度和形態(tài)變化）儀器原理表征參數(shù)共焦熒光顯微鏡利用激光束經(jīng)照明針孔形成點光源對標本內(nèi)焦平面的每一點掃描，標本上的被照射點，在探測針孔處成像，由光電倍增管或冷電耦器件逐點或逐線接收后在顯示器上形成熒光圖像。morphologicalchanges（形態(tài)變化）原子力顯微鏡（AFM）利用原子之間的范德華力作用來呈現(xiàn)樣品的表面特性。對樣品進行納米區(qū)域的物理性質(zhì)包括形貌進行探測小角中子散射（SANS）利用低散射角處彈性中子散射研究不同物質(zhì)內(nèi)部介觀尺度（1至數(shù)百納米）結(jié)構(gòu)。Surfaceroughness（表面粗糙度）熱重分析（TGA）在程序控制溫度下測量待測樣品的質(zhì)量與溫度變化關(guān)系的一種熱分析技術(shù)，用來研究材料的熱穩(wěn)定性和組份。纖維素區(qū)域、半纖維素區(qū)域變化表征AFEXandDApretreatmentofcornstover3、Surfaceroughnessandmorphologicalchanges（表面粗糙度和形態(tài)變化）表征參數(shù)UntreatedAFEXDA形態(tài)改變__否是纖維素纖維寬度（nm）__685-119209-34表面粗糙度__增加增加半纖維素域（245-290℃）失重峰有有無纖維素域（290-350℃）失重峰有有有DA：纖維素纖維生成納米晶體（未斷裂的纖維片段）；半纖維素移除。AFEX：熱重分析半纖維素域降解溫度升高，纖維素域降低；

推測纖維素分解為小分子纖維素或celluloseIβ轉(zhuǎn)化為celluloseIIIAFEXandDApretreatmentofcornstover4、Structuralchangestolignin（木質(zhì)素結(jié)構(gòu)變化）β芳香醚、聯(lián)苯醚、聯(lián)苯連接木質(zhì)素單體結(jié)構(gòu)木質(zhì)素HSQCNMRspectra分析（核磁共振）DA：β芳香醚減少60AFEX：β芳香醚減少20%木質(zhì)素半纖維素芳香環(huán)酯鍵醚鍵AFEXandDApretreatmentofcornstover5、enzymatichydrolysis（酶解）影響酶解效率的原因木質(zhì)纖維素底物特性酶特性移除木質(zhì)素、木聚糖，切斷木質(zhì)素-纖維素連接鏈酶吸附量、不同酶協(xié)同產(chǎn)物抑制低聚纖維素、低聚木質(zhì)素AFEXandDApretreatmentofcornstover6、Enzymeadsorption（吸附）DA：53mg/glignin131mg/gcellulose

AFEX：38.7mg/glignin270mg/gcellulose木質(zhì)素限制纖維素酶酶解效率：酶非生產(chǎn)性吸附

01木質(zhì)素限制纖維素可及性

02阻礙酶在纖維素表面流動

03積累酶量、改變相鄰纖維素鏈表面化學(xué)性質(zhì)推動木質(zhì)素液滴消除木質(zhì)素抑制水解過程策略：AFEXandDApretreatmentofcornstover7、Cellulosicethanolproduction（乙醇產(chǎn)品）

生物乙醇產(chǎn)品的成本是石油燃料的2-3倍；

（原料清洗、營養(yǎng)供給、解毒等單元操作）DAA