促进木质纤维素类生物质酶解的预处理技术综述.pdfVIP

一340一 江苏农业科学2011年第39卷第3期 岳建芝，李 剐，张全国．促进术质纤维素类生物质酶解的预处理技术综述[J]．江苏农业科学，2011，39(3)；340—343． 促进木质纤维素类生物质酶解的预处理技术综述 岳建芝，李刚，张全国 (河南农业大学／农业部可再生能源重点开放实验室，河南郑州450002) 摘要：木质纤维素类生物质是通过微生物作用转化为乙醇和氢能的可再生糖资源，酶解木质纤维素是它向乙醇 和氢能转化的第l步，但是由于木质纤维素类生物质的高稳定性，要得到较高的酶解率就必须先进行预处理。本研究 主要总结r机械粉碎预处理、辐射预处理、稀酸预处理、碱预处理、氧化预处理、高温液态水预处理、蒸汽爆破预处理和 生物预处理这些对木质纤维素类生物质酶解有促进作用的预处理技术的研究现状，分析各种方法的优势和不足，并对 促进木质纤维素类生物质酶解的预处理技术发展方向作了简要分析。 关键词：木质纤维素类生物质；酶解；预处理；生物能源 中图分类号：TK62文献标志码：A 文章编号：1002—1302(2011)03一0340—04‘ 随着化石能源不断消耗，能源危机和环境污染问题变得 2制约酶解的因素和预处理的目的 日趋严重，寻找可再生的、污染小的能源已经成为能源研究的 方向。木质纤维素生物质是一个巨大的、可以通过微生物转 对于制约木质纤维素酶解效果的因素，研究者不同得出 化为能源的可再生糖资源。降解各种木质纤维素类生物质以 的结论也不同。纤维素微细纤维包含结晶区和无定形区，大 获得各种能源已经成为世界各国关注的问题一。。木质纤维 约2／3的纤维素是结晶状态。酶很容易降解非结晶区的纤维 素原料可以通过酸解和酶解途径转化为糖资源，相对于酸解 素但不容易降解结晶区的纤维素，因此普遍认为结晶度降低 而言，酶解具有产物单一且浓度较高的优点，是目前水解的主 会增加木质纤维素的降解、2】。Chang等在研究中发现，结晶 要方法。由于木质纤维素的高稳定性，要想获得较高的酶解 度影响1-2h酶解反应，但并不影响3d后的酶解，木质素由 糖化率必须对其进行预处理。笔者总结了目前对木质纤维素 于其对纤维素的包裹作用也制约了木质纤维索酶解一1。半 酶水解有促进作用的预处理技术研究与发展现状，分析了各 纤维素的去除将增加降解基质的平均孔洞尺寸，从而增大基 类技术的特点，以期为木质纤维素类生物质酶解技术应用提 质在酶解中的降解程度一1。然而，Grethlein等在较温和的条 供参考。 件下酸解硬木和软木并检测基质上的孔洞分布，得出不同的 结论：在不考虑基质的条件下，酶解率与酶通过的孔洞数量呈 1木质纤维素类生物质的组成 木质纤维素类生物质主要由纤维素、半纤维素和木质素 等…在研究中也得出了制约木质纤维素物质降解的原因是 3种高聚物组成，其质量占木质纤维素类原料的80％一95％。要降解的基质表面孔洞率和参与反应的酶本身的体积大小的 纤维素是由8一D一葡萄糖基为结构单元，通过1，4一苷键连结论，其中Grous等还认为木质纤维素物质在干燥过程中将 接形成的线性高分子化合物，每个纤维素分子由800— 导致某些孔洞结构破坏而导致酶降解率减小，所以预处理前 1200个葡萄糖分子组成，其中大约30～100个纤维素分子不要进行干燥处理。Caulfield等却认为促进酶解的因素是反 “并肩”排列，在分子内和分子间氢键作用下形成结晶区或者 应物粒径减小而不是纤维素类生物质的结晶度旧j。Zhang等 类似结晶的微纤丝。半纤维素含有多种糖基，分子链很短，具 认为许多木质纤维素物质，如果其内表面积比外表面积大很 有分支度。构成半纤维素的基本糖基主要有戊糖、己糖和己 多将使纤维素被束缚在孔洞中，导致酶解受到制约一1。综上 糖醛酸有脱氧己糖。根据组成半纤维素糖基种类的不同，半 所述，木质纤维素有效酶解受到结晶度、聚合度(DP)、水分含 纤维素分为