【摘 要】
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我国生物质资源的开发利用具有巨大潜力。但由于生物质结构致密,难降解,必须进行预处理和水解后才能实现其有效利用。传统化学法预处理和水解生物质存在能耗高、污染大等问题。以离子液体为溶剂,酶法水解生物质作为一种极具潜力的绿色方法,引起了学术界和工业界的高度重视。但预处理时间长,分步预处理和水解,离子液体中酶失活等问题,限制了离子液体中酶水解生物质的发展与应用。因此,开发一种在生物相容性离子液体中同时进行
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我国生物质资源的开发利用具有巨大潜力。但由于生物质结构致密,难降解,必须进行预处理和水解后才能实现其有效利用。传统化学法预处理和水解生物质存在能耗高、污染大等问题。以离子液体为溶剂,酶法水解生物质作为一种极具潜力的绿色方法,引起了学术界和工业界的高度重视。但预处理时间长,分步预处理和水解,离子液体中酶失活等问题,限制了离子液体中酶水解生物质的发展与应用。因此,开发一种在生物相容性离子液体中同时进行预处理和酶解反应的一锅法的水解策略,对于实现生物质高效水解为可发酵糖以及进一步转化为生物燃料和化学品尤为重要。本论文开发了一种在生物相容性离子液体中同时活化和水解竹粉生物质的策略,并研究离子液体的活化机理。进一步利用表面活性剂协同强化纤维素酶的水解能力,并进行了机理分析。此外,构建了以反胶束为基础的酶穿梭载体用于一锅法高效酶解木质纤维素。主要工作及研究成果如下:（1）探究了四种咪唑类ILs（[Emim][CH3COO],[Emim][DP],[Bmim][HOOC],[Bmim][Cl]）对木质素的提取率和对纤维素溶解能力及其对纤维素酶的毒性,筛选出了生物相容性较好且活化竹粉能力较强的IL[Emim][DP]。在20%w/v的[Emim][DP]和6 g L-1的酶量下进行同步活化和原位糖化,50℃低温下反应16 h后获得了46.8%的TRS产率。通过一系列物理表征手段发现ILs可以通过脱木质素以及降低纤维素结晶度,从而破坏木质纤维素的致密结构,有利于后续的酶解反应。（2）筛选了四种表面活性剂（吐温80,司班20,AOT,CTAB）用于提高纤维素酶活性和加速竹粉生物质的水解的研究。其中吐温80协同强化效果最好,可以将纤维素酶活性从82.3%提高到86.7%。以0.02 g L-1的吐温80在50℃低温下进行酶解反应14 h后,获得了58.3%的最大TRS产率。通过一系列物理表征手段发现添加表面活性剂吐温80后,可以进一步提高[Emim][DP]的脱木质素以及降低纤维素结晶度的能力,从而强化破坏木质纤维素的致密结构的效果,有利于后续的酶解反应。（3）通过简单超声法,首次成功制备了吐温80-异辛烷的反胶束体系,为ILs活化和原位同步糖化木质纤维素提供反应微环境。通过改变反胶束的含水量来提高该体系中纤维素酶活性以及TRS产率。在最佳含水量为6,50℃下反应24 h后,TRS的最大产率为71.2%,且相对酶活为91.2%。通过透射电镜（TEM）分析,发现纤维素酶成功进入酶穿梭载体的微环境中,从而避免了与IL的直接接触,因此能保持较高酶活性。此外,通过圆二色谱（CD）测试,对不同体系中纤维素酶的二级结构进行了分析。发现纤维素酶在反胶束中保持较高活性是由于刚性结构α-螺旋的含量较低,而柔性结构的含量较高。
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