Anevaluationofdiluteacidandammoniafiberexplosionpretreatmentforcellulosicethanolproduction

——BioresourceTechnology(2015)對硫酸和氨纖維爆破法預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降低纖維素轉化為乙醇產品的成本預處理玉米秸稈，克服其頑抗性底物：組成、結晶度、形態、結構變化酶：相對酶活、酶吸附量目的手段方法Diluteacid(DA),Ammoniafiberexplosion(AFEX)評估標準

Introduction

酶解木質纖維素生物燃料預處理發酵纖維素葡萄糖聚合度高結晶度高頑抗性強親和性低酶解效率低預處理方法：DA，AFEXAFEXandDApretreatmentofcornstover1、Compositionaldifference（組成差異）AFEX：增加表面親和能力；破壞結晶結構域、生物質纖維；切斷木質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酰基酸不溶木質素雜質乙醇提取物多糖產物降解后再聚合，木質素聚合形成偽木質素（含C=O、脂肪族結構）AFEXandDApretreatmentofcornstover目的評價手段2、crystallinity(結晶度)酶解速率：amorphouscellulose≥celluloseIII≥celluloseII≥celluloseI結晶度：DA：20%38%移除無定型半纖維素和部分木質素AFEX：無明顯變化破壞纖維素結晶結構域，推測celluloseIβ轉

化為celluloseIII植物細胞壁纖維素鏈間和鏈中氫鍵AFEXandDApretreatmentofcornstover3、Surfaceroughnessandmorphologicalchanges（表面粗糙度和形態變化）儀器原理表征參數共焦熒光顯微鏡利用激光束經照明針孔形成點光源對標本內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樣品的表面特性。對樣品進行納米區域的物理性質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內部介觀尺度（1至數百納米）結構。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量與溫度變化關系的一種熱分析技術，用來研究材料的熱穩定性和組份。纖維素區域、半纖維素區域變化表征AFEXandDApretreatmentofcornstover3、Surfaceroughnessandmorphologicalchanges（表面粗糙度和形態變化）表征參數UntreatedAFEXDA形態改變__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轉化為celluloseIIIAFEXandDApretreatmentofcornstover4、Structuralchangestolignin（木質素結構變化）β芳香醚、聯苯醚、聯苯連接木質素單體結構木質素HSQCNMRspectra分析（核磁共振）DA：β芳香醚減少60AFEX：β芳香醚減少20%木質素半纖維素芳香環酯鍵醚鍵AFEXandDApretreatmentofcornstover5、enzymatichydrolysis（酶解）影響酶解效率的原因木質纖維素底物特性酶特性移除木質素、木聚糖，切斷木質素-纖維素連接鏈酶吸附量、不同酶協同產物抑制低聚纖維素、低聚木質素AFEXandDApretreatmentofcornstover6、Enzymeadsorption（吸附）DA：53mg/glignin131mg/gcellulose

AFEX：38.7mg/glignin270mg/gcellulose木質素限制纖維素酶酶解效率：酶非生產性吸附

01木質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性質推動木質素液滴消除木質素抑制水解過程策略：AFEXandDApretreatmentofcornstover7、Cellulosicethanolproduction（乙醇產品）

生物乙醇產品的成本是石油燃料的2-3倍；

（原料清洗、營養供給、解毒等單元操作）DAA