纤维素水解研究进展.pdf

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1、第25卷第7期化学研究与应用Vo1．25，No．72013年7月ChemicalResearchandApplicationJuly，2013文章编号：1004—1656(2013)07-0921-08纤维素水解研究进展杨昱种，周妍沁，杨鹏，孟祥光(四川大学化学学院，I~)Jl成都610064)摘要：近年来纤维素的有效降解和转化问题已成为制约木质纤维素生物质有效利用的主要瓶颈之一。纤维素降解和转化方法的研究已成为当今科技界的一大研究热点，它对解决当前的资源、能源和环境问题都具有重要意义。将纤维素水解为葡萄糖等糖类物质是纤维素利用的重要途径。本文详细综述了目前有关纤维素水解的各种方法

2、和相关研究进展。关键词：纤维素水解；生物质；催化；固体酸；模拟酶中图分类号：TQ352．78文献标志码：ARecentdevelopmentsonhydrolysisofcelluloseYANGYu-chong，ZHOUYan-qin，YANGPeng，MENGXiang—guang(CollegeofChemistry，SichuanUniversity，Chengdu610064)Abstract：Inrecentyears，theeficientdegradationandconversionofcellulosehasbecomeoneofbottlenecksinthe

3、efectiveutiliza·tionoflignocellulosicbiomass．Studiesonthedegradationandconversionofcellulosehaveattractedconsiderableattentioninthefiledofscienceandtechnologytoday．Itisofgreatsignificancetosolvetheresource，energyandenvironmentalproblems．Thehy-drolysisofcelluloseintoslucoseandothercarbohydrates

4、isanimportantpathforthecelluloseutilization．Thispresentreviewfocu—sesonallkindsofwaysandrelativeprogressonhydrolysisofcellulose．Keywords：hydrolysisofcellulose；biomass；catalysis；solidacid；mimicenzyme纤维素广泛地存在于植物、藻类、农业废弃物纤维素是由纤维二糖结构单元组成的长链大等生物质中。全世界每年由于光合作用而产生的分子，同时这些长链之间又存在大量的氢键网状有机生物质可以达到1．18X1

5、0“吨⋯之多，而其中结构。网状结构中的晶区部分相对规则，链与链的将近40％都是纤维素J。此外，如何对秸秆、麦之间氢键结构紧密，是阻碍纤维素水解成小分子秆、藻类等以纤维素为主的农业废弃物进行有效物质的重要原因。所以水解纤维素一般要将其进的回收和利用，对解决环境问题也具有重要的现行预处理，破坏其氢键结构，以达到更容易水解的实意义【2】。很多生物质被用来发展再生能源，并目的。在纤维素长链之间的氢键不仅由0．H⋯0有望逐步代替化石燃料[3】。有效利用纤维素等生这种形式构成。其中还大量存在着另外一种c-H物质可以缓解因使用化石燃料而引起的温室效⋯0的氢键』。由于晶区中大量存在着这两种氢应。传

6、统发酵法相比，发展绿色化技术路线来降键，使纤维素长链之间以平行的状态紧密排列而解转化生物质，将会产生更加高效、清洁的效形成束状结构，导致晶区结构变得异常稳。果。非晶区结构则与晶区结构的致密程度和稳定性相收稿日期：2013-03-05；修回日期：2013-04．15基金项目：国家自然科学基金项目(21273156，21073126)资助联系人简介：孟祥光(1969．)，男，教授，主要从事模拟酶催化研究。E—mail：mengxg@scu．edu．cn922化学研究与应用第25卷差甚远。在非晶区结构中纤维素长链上的羟基大状活性炭(GAC)进行对浓酸水解产物的进一步处量以游离状态存在，使

7、得各种化学物质和酶分子理，将浓酸水解产生的发酵抑制剂(即羟甲基糠能够轻松的与其结合并对其进行降解。纤维素的醛、糠醛等物质)除去，以提高进一步进行发酵处长链结构如图1所示。理效率的作用。尽管近年浓酸水解技术出现了一OH些改进方法，但浓酸水解对设备腐蚀的缺陷一直OH难以解决，这会导致浓酸水解技术在今后的发展O受到更多的限制。OH图1纤维素长链的化学组成2稀酸水解Fig．1Chemicalstructureofsinglechaincellulose稀酸水解也是一种常用的水