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木质素的生物分离净化

龙成梅  
【摘要】:木质素是一种芳香类生物聚合物,广泛存在于羊齿类及更高等的植物中。它具有资源丰富、可再生等优点,是一种可持续发展的资源。木质素成本较低,木质素及其衍生物具有多种功能性,其应用前景十分广阔。如可作为分散剂、吸附剂、解吸剂、石油回收助剂、沥青乳化剂,木质素对人类可持续发展最为重大贡献就在于提供稳定、持续的有机物质来源。但基于木质素中存在大量的LCC复合体结构,影响其利用,因此研究木质素提纯意义重大。 本论文以此为立题依据,用微生物发酵处理具有LCC结构的工业粗木质素原料,纯化木质素。采用透明圈法于实验室分离筛选出细菌一株(X1-1)及霉菌两株(M1-1、M3-2),3株菌均能产生明显透明圈,具有较高的半纤维素酶活力,X1-1酶活力为1345.7U·ml~(-1),M1-1、M3-2酶活力分别为625.0U·ml~(-1)、1850.0U·ml~(-1)。同时,实验证明,此3株均对半纤维素的利用具有较高的选择性,它们基本不利用木质素但是对半纤维素的利用效果明显。 3株菌产生的半纤维素酶性质为:M3-2产生的酶最适温度为45℃,M1-1产生的酶最适温度为50℃,X1-1产生的酶最适温度为为55℃;M3-2、M3-1产生的酶最适pH值均为5、X1-1产生的酶最适pH值为6;M3-2在55℃以下比较稳定,M3-1在60℃以下稳定,而X1-1在55℃以下稳定。 工业木质素原料进行发酵处理后,从各个方面检验处理效果,通过测定发酵液中总糖含量、发酵液中单糖含量、样品碳氢元素变化,并采用红外吸收、紫外吸收等测量手段对处理前后的木质素进行测定。实验结果显示,处理前后发酵液中总糖含量及单糖含量均发生变化,同时处理后原料中木质素含量有所增加,纯度有所提高。例如,表征木质素结构的紫丁香环在1129.29cm~(-1)处的吸收值增加了0.2654,1603.91cm~(-1)处,芳香环(骨架振动)振动吸收值增加了0.4565;1514.00cm~(-1)芳香环(骨架振动)振动吸收值增加了0.4150。


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