木质素生物改性增强毛竹酶解机理研究

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1、分类号学号M201171495学校代码10487密级硕士学位论文木质素生物改性增强毛竹酶解机理研究学位申请人：柯明学科专业：微生物学指导教师：张晓昱教授余洪波副教授答辩日期：2014年1月16日万方数据AThesisSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofscienceRoleofligninbio-modificationinimprovingtheenzymatichydrolysisofbambooCandidate:KeMingMaj

2、or:MicrobiologySupervisor:Prof.ZhangxiaoyuProf.YuhongboHuazhongUniversityofScience&TechnologyWuhan430074,P.R.ChinaJanuary,2014万方数据独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到，本声明的法律结果由本人承

3、担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在_____年解密后适用本授权书。本论文属于不保密□。（请在以上方框内打―√‖）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月万方数据华中科技大学硕士毕业论文摘要环境友好、低能耗的白腐菌生物预处理

4、技术是增强毛竹酶解、提高生物基产品转化率的有效途径，但其增效酶解的作用机制并不十分清楚。故本论文采用高效生物预处理菌株Echinodontiumtaxodii2538，分别从纤维素酶对纤维素的可及性、纤维素酶对木质素的不可逆吸附两个方面，揭示毛竹木质素生物改性对纤维素酶吸附的影响及其在酶解增效中的作用。以毛竹为预处理对象，采用Echinodontiumtaxodii2538菌株对毛竹进行不同时间生物预处理，之后研究了毛竹生物预处理对纤维素酶不可逆吸附和可及性的影响。结果表明，生物预处理60d后，纤维素酶对纤维素底物的可及性相比对照提高了

5、26.86倍。与此同时，虽然预处理60d后，纤维素酶对毛竹生物质酶-温和酸解木质素（EMAL）的不可逆吸附提高了88.60%，但不可逆吸附酶量仅占反应体系中总纤维素酶含量的8.61%。不可逆吸附作用的增强并不抑制纤维素酶解糖化。因此，生物预处理后酶解糖化效率的增强主要源于纤维素酶对纤维素底物可及性的增强，而与生物预处理过程中木质素和纤维素酶不可逆吸附的变化规律无关。进一步研究了生物预处理对毛竹木质纤维素的表面性质影响，结果发现生物预处理后，表面自由能增大16.27%，亲水性增强，基质更易被浸润，从而增大了纤维素酶对纤维素底物的可及性。同

6、时生物改性木质素的表面自由能减少，疏水性显著增强，从而导致木质素与纤维素酶疏水性相互作用的增强。对预处理后毛竹木质纤维素结构表征研究发现，预处理后基质表面性质的变化和酶解效率的提高源于毛竹木质素的生物改性。一方面，预处理后毛竹木质素酚羟基和醇羟基的相对含量分别减少了70.45%和32.67%，饱和烷烃类结构的相对含量从0.02增加到0.96，促使木质素大分子疏水性增强，纤维素酶不可逆吸附增加；另一方面，生物预处理后β-O-4醚键、β-5’和5-5’碳键等苯环间的连键均发生断裂，苯环和甲氧基的相对含量分别降低了46.51%、31.49%，

7、木质素中紫丁香基：愈创木基由1.64下降到0.78。这些木质素关键结构的降解导致木质素网状结构解体，使毛竹亲水性增强，增大纤维素酶对纤维素底物的可及性，最终增强了毛竹的酶解效率。I万方数据华中科技大学硕士毕业论文综上所述，本论文首次揭示了毛竹木质素生物改性后，通过破坏毛竹生物质结构，改变毛竹生物质表面性质，增强底物对纤维素酶的吸附性，实现增效酶解的作用机理，为进一步增强生物预处理效率提供理论基础，对木质纤维素原料的生物炼制具有重要指导意义。关键词：毛竹；木质素；生物改性；酶解；不可逆吸附；可及性II万方数据华中科技大学硕士毕业论文Abs

8、tractLowenergyconsumption,environmentallyfriendlybiologicalpretreatmentwithwhiterotfungiisaneffectivewa