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探讨水解酶水解漂白针叶木纤维结构和性能的毕业论文题目

摘要:植物纤维原料是地球上储量最丰富的可再生自然资源,它的充分、有效使用对节约能源、保护环境都具有非常重要的作用。使用纤维素酶和半纤维素酶水解纤维原料,一方面,可使纤维表面和内部结构得到一定程度的活化,使纤维性能得到改进;另一方面,可直接获得低聚糖和单糖,进一步发酵可从生产乙醇、甲醇等生物质燃料,因而酶水解纤维原料在养殖、食品、酿酒、纺织、洗涤、造纸、能源等工业中都具有广泛的运用价值。但是,由于酶的种类繁多,酶的组成、结构、催化机理等都有着较大差别,再加上原料本身结构的复杂性,使得纤维原料在酶水解历程中,其结构和性能的变化对比复杂,以而影响纤维原料酶改性技术的运用。本课题主要是从漂白针叶木纤维为原料,通过分析对比复合纤维素酶、内切纤维素酶和木聚糖酶在不同的水解程度下对纤维形态、结构、性能的影响,探讨经不同的酶水解后纤维结构和性能变化的一般规律极为机理,旨在加强对酶水解历程中纤维原料结构和性能变化的制约,为植物纤维原料酶改性技术的工业化运用提供论述指导,进而促进酶水解纤维原料的全面有效运用。探讨了酶水解对纤维得率的影响,结果显示:经复合纤维素酶Celluclast1.5L水解后,随着酶用量的增多或酶水解时间的延长,纤维得率急速下降,当酶用量为10.0FPU/g,水解时间为48h时,纤维得率仅为55.34%,说明复合纤维素酶对纤维素具有很强的水解意义,可从使无定形区和结晶区纤维素都发生水解。内切纤维素酶Novozym476对纤维的水解能力远低于Celluclast1.5L,当Novozym476用量为50.0CMCU/g时,处理2h后仅有5%左右的纤维素发生水解。经木聚糖酶Pulpzyme HC水解后,纤维得率基本上没什么变化,说明木聚糖酶对漂白针叶木纤维的水解意义非常有限。探讨了酶水解对纤维形态的影响。结果显示:酶水解前,纤维表面带有许多细小纤丝,纤维素酶Celluclast1.5L和Novozym476都会优先意义于这些细小纤丝,使其发生水解,使得纤维表面变得光滑,比表面积减少;随着纤维素酶Celluclast1.5L用量的增多,纤维表面出现起皮、表层剥落现象,进一步增多用量,纤维出现显著的缺口和断裂,纤维比表面积增多,纤维平均长度急剧下降,细小纤维含量显著增多,纤维卷曲率和扭结指数下降;而经纤维素酶Novozym476水解后,纤维平均长度变化不大,但纤维卷曲率和扭结指数有所增多。木聚糖酶Pulpzyme HC水解处理后纤维形态没有显著变化。探讨了酶水解对漂白针叶木纤维纤维素分子量和聚集态结构的影响,结果显示:漂白针叶木纤维经纤维素酶Celluclast1.5L或Novozym476水解后,随着酶用量的增多,纤维素聚合度逐渐降低,在Celluclast1.5L用量为10.0FPU/g时,聚合度降低到694,较对照样下降了40.38%;在Novozym476用量为50.0CMCU/g时,聚合度下降到711,较对照样下降了38.92%。说明在这两种纤维素酶的意义下,纤维素大分子链都会发生较多断裂,使组成纤维素大分子链的葡萄糖基数量减少,纤维素分子量减小,因此可见,在纤维素的酶水解历程中,导致纤维素聚合度和分子量下降的主要是内切葡聚糖酶的意义。漂白针叶木纤维经木聚糖酶Pulpzyme HC水解后,纤维素聚合度和分子量基本保持不变。以X-射线衍射分析和红外光谱分析结果显示,纤维素酶水解不会引起纤维素大分子结构变化,水解历程中也没有新的官能团产生,纤维素晶型未发生转变,仍属于典型的纤维素I晶型,但在两种纤维素酶的意义下,纤维素结晶度出现了不同的变化。随着纤维素酶Celluclast1.5L用量的增多,纤维素结晶度呈现先增多后降低再增多再降低的周期性变化,结晶区纤维素和无定形区纤维素同时受到酶的意义发生水解。在内切纤维素酶Novozym476的意义下,纤维素结晶度一开始略有降低,但随着酶用量的增多,纤维素结晶度逐渐增多后又降低,整体呈现增长的变化走势。经木聚糖酶Pulpzyme HC水解后,随着酶用量的增多,纤维素结晶度逐渐增多。探讨了酶水解对漂白针叶木纤维性能的影响,结果显示:随着纤维素酶Celluclast1.5L用量的增多,水解后纤维悬浮液滤水性先增多后降低,纤维保水值先降低后增多,当酶用量为20.0FPU/g时,保水值增多到204.19%,较对照样增多了47.73%;随着酶用量的增多,纤维表面的Zeta电位绝对值先降低后增多,表面自由能逐渐降低,纤维亲水性降低,亲油性增多;酶水解后纤维热稳定性有所下降。随着纤维素酶Novozym476用量的增多,水解后纤维悬浮液滤水性缓慢增多,纤维保水值则略有降低;纤维表面Zeta电位绝对值逐渐降低,表面自由能增多,纤维亲水性增多,亲油性降低。酶水解后纤维热稳定性降低。木聚糖酶Pulpzyme H

平均长度急剧下降,细小纤维含量显著增多,纤维卷曲率和扭结指数下降;而经纤维素酶Novozym476水解后,纤维平均长度变化不大,但纤维卷曲率和扭结指数有所增多。木聚糖酶Pulpzyme HC水解处理后纤维形态没有显著变化。探讨了酶水解对漂白针叶木纤维纤维素分子量和聚集态结构的影响,结果显示:漂白针叶木纤维经纤维素酶Celluclast1.

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