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乙酸-亚硫酸盐两步预处理对杨木木质素吸附纤维素酶的影响

2021-10-20王金叶贾丽丽徐勇张军华

林业工程学报 2021年5期

王金叶,贾丽丽,徐勇,张军华,*

(1. 西北农林科技大学林学院,陕西 杨凌 712100;2. 南京林业大学化学工程学院,南京 210037)

杨树生长迅速,分布广泛,是我国最主要的造林树种。在杨木生产过程中所产生的刨花锯末等废弃物是一种优良的木质纤维材料,其可以通过纤维素酶水解糖化进而利用微生物发酵制备生物燃料,可减少对化石燃料的依赖[1]。木质纤维素由纤维素、半纤维素和木质素所构成,半纤维素覆盖在纤维素微纤丝表面,通过氢键相互连接,而木质素则通过共价键与半纤维素相连,形成稳定的疏水结构[2]。木质素是纤维素酶水解的主要障碍物,其覆盖在纤维素表面形成物理屏障,且对纤维素酶产生无效吸附,使纤维素酶酶解效率降低[3-4]。因此,为提高纤维素酶水解效率,通常需要将木质纤维原料进行预处理,以破坏其致密的结构,脱除半纤维素和木质素,提高纤维素酶的可及性[5-6]。

Wen等[7]研究表明,采用5%(体积分数)的乙酸在170 ℃下处理杨木可以高效制备低聚木糖,但是预处理后杨木中残留的木质素含量(质量分数)高达35.6%,当酶剂量为20 FPU/g干物质量(DM)时,预处理后杨木的纤维素水解得率仅22.5%。因此,想要提高乙酸预处理后杨木的纤维素酶解率,需进一步脱除残留的木质素。碱性亚硫酸盐预处理技术广泛应用在制浆造纸工业中,其对木质素的脱除效率较高[8]。因此,采用乙酸预处理杨木制备低聚木糖后,再经亚硫酸盐预处理移除木质素,可提高杨木纤维素的转化率。……

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