木质纤维素预处理过程残留的离子液体对生物柴油下游生产工艺的影响

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利用廉价且丰富的木质纤维素为原料生产生物燃料,是解决能源危机的有效途径之一。由于木质纤维素特殊的晶体结构,直接进行酶解糖得率很低,所以通常酶解前需要增加预处理过程来提高酶解效率。传统的预处理方法往往不能既达到良好的预处理效果,又兼顾预处理成本和环境安全,所以国内外研究一直致力于开拓新的预处理技术。近年来,环境友好的离子液体(ionicliquids,ILs)因对木质纤维素有良好的预处理效果,可显著提高酶解效率而受到广泛关注。为了降低ILs的使用成本和对下游工艺的影响,预处理木质纤维素后,必须回收ILs。然而,残留在预处理产物中的ILs将传递到下游的生物转化过程中。研究表明,木质纤维素水解液中残留的ILs浓度在30mM-60 mM。研究木质纤维素水解液中残留的ILs对下游生产的生物转化过程的影响具有重要的意义。本论文考察三种典型的可预处理木质纤维素类生物质的离子液体[Emim]Cl,[Emim][OAc]和[Emim][DEP]对纤维素酶活力和圆红冬孢酵母AS 2.1389生长和油脂积累的影响。研究发现,在30mM和60mM两种浓度下,[Emim]Cl,[Emim][OAc]和[Emim][DEP]对纤维素酶均有一定抑制作用,酶解率为对照的77%-86%;在这两种浓度下,[Emim]Cl,[Emim][OAc]和[Emim][DEP]均未显著抑制圆红冬孢酵母生长,而且[Emim]Cl和[Emim][DEP]也未显著影响油脂积累和油脂的脂肪酸组成,但[Emim][OAc]显著降低了油脂产量,油脂得率和胞内油脂含量,并且增加了油脂的饱和脂肪酸含量。进一步研究表明圆红冬孢酵母利用[Emim][OAc]中的[OAc]-,使培养基pH增加至8.0以上,导致菌株生长和油脂积累受到抑制。本论文为离子液体在木质纤维素预处理中的应用及低成本的回收提供了依据。
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