纤维素结构表征方法

Anevaluationofdiluteacidandammoniafiberexplosionpretreatmentforcellulosicethanolproduction

——BioresourceTechnology(2015)对硫酸和氨纤维爆破法预处理纤维素生成乙醇的效益评估

点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本Abstract降低纤维素转化为乙醇产品的成本预处理玉米秸秆，克服其顽抗性底物：组成、结晶度、形态、结构变化酶：相对酶活、酶吸附量目的手段方法Diluteacid(DA),Ammoniafiberexplosion(AFEX)评估标准

Introduction

酶解木质纤维素生物燃料预处理发酵纤维素葡萄糖聚合度高结晶度高顽抗性强亲和性低酶解效率低预处理方法：DA，AFEXAFEXandDApretreatmentofcornstover1、Compositionaldifference（组成差异）AFEX：增加表面亲和能力；破坏结晶结构域、生物质纤维；切断木质素与纤维素连接链移除乙酰基通过降低疏水作用力增强酶解能力葡萄糖木聚糖阿拉伯聚糖乙酰基酸不溶木质素杂质乙醇提取物多糖产物降解后再聚合，木质素聚合形成伪木质素（含C=O、脂肪族结构）AFEXandDApretreatmentofcornstover目的评价手段2、crystallinity(结晶度)酶解速率：amorphouscellulose≥celluloseIII≥celluloseII≥celluloseI结晶度：DA：20%38%移除无定型半纤维素和部分木质素AFEX：无明显变化破坏纤维素结晶结构域，推测celluloseIβ转

化为celluloseIII植物细胞壁纤维素链间和链中氢键AFEXandDApretreatmentofcornstover3、Surfaceroughnessandmorphologicalchanges（表面粗糙度和形态变化）仪器原理表征参数共焦荧光显微镜利用激光束经照明针孔形成点光源对标本内焦平面的每一点扫描，标本上的被照射点，在探测针孔处成像，由光电倍增管或冷电耦器件逐点或逐线接收后在显示器上形成荧光图像。morphologicalchanges（形态变化）原子力显微镜（AFM）利用原子之间的范德华力作用来呈现样品的表面特性。对样品进行纳米区域的物理性质包括形貌进行探测小角中子散射（SANS）利用低散射角处弹性中子散射研究不同物质内部介观尺度（1至数百纳米）结构。Surfaceroughness（表面粗糙度）热重分析（TGA）在程序控制温度下测量待测样品的质量与温度变化关系的一种热分析技术，用来研究材料的热稳定性和组份。纤维素区域、半纤维素区域变化表征AFEXandDApretreatmentofcornstover3、Surfaceroughnessandmorphologicalchanges（表面粗糙度和形态变化）表征参数UntreatedAFEXDA形态改变__否是纤维素纤维宽度（nm）__685-119209-34表面粗糙度__增加增加半纤维素域（245-290℃）失重峰有有无纤维素域（290-350℃）失重峰有有有DA：纤维素纤维生成纳米晶体（未断裂的纤维片段）；半纤维素移除。AFEX：热重分析半纤维素域降解温度升高，纤维素域降低；

推测纤维素分解为小分子纤维素或celluloseIβ转化为celluloseIIIAFEXandDApretreatmentofcornstover4、Structuralchangestolignin（木质素结构变化）β芳香醚、联苯醚、联苯连接木质素单体结构木质素HSQCNMRspectra分析（核磁共振）DA：β芳香醚减少60AFEX：β芳香醚减少20%木质素半纤维素芳香环酯键醚键AFEXandDApretreatmentofcornstover5、enzymatichydrolysis（酶解）影响酶解效率的原因木质纤维素底物特性酶特性移除木质素、木聚糖，切断木质素-纤维素连接链酶吸附量、不同酶协同产物抑制低聚纤维素、低聚木质素AFEXandDApretreatmentofcornstover6、Enzymeadsorption（吸附）DA：53mg/glignin131mg/gcellulose

AFEX：38.7mg/glignin270mg/gcellulose木质素限制纤维素酶酶解效率：酶非生产性吸附

01木质素限制纤维素可及性

02阻碍酶在纤维素表面流动

03积累酶量、改变相邻纤维素链表面化学性质推动木质素液滴消除木质素抑制水解过程策略：AFEXandDApretreatmentofcornstover7、Cellulosicethanolproduction（乙醇产品）

生物乙醇产品的成本是石油燃料的2-3倍；

（原料清洗、营养供给、解毒等单元操作）DAA