论文部分内容阅读
当今社会快速发展,人类对生物化工产品和绿色环保材料的需要越来越高。木质纤维素是地球上最廉价、最丰富的可再生的资源。以木质纤维素为原料,将其转化为生物化工产品成为人们关注的热点。纤维素纳米颗粒（CNs）是以天然纤维素为原料制备的一种纳米级的纤维素。它具有纳米颗粒的特征,环保可再生,因而具有广阔的应用前景。纤维素是木质纤维素的重要组成成分。纤维素经过处理后可以转化成纤维素纳米颗粒。在本研究中,我们采用酸解、超声、酶解相结合的方法,利用木质纤维素生产CNs。并用纳米粒径和Zeta电位仪、扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）、傅里叶红外光谱（FT-IR）和X射线衍射等技术对CNs进行表征。首先,我们探究了用酸解法结合超声生产CNs,采用NaOH溶液预处理玉米秸秆以去除木质素,之后用次氯酸钠溶液进行漂白,将漂白后的玉米秸秆用64%浓度的H2SO4进行酸解生产CNs。之后,用X射线衍射技术测定结晶度,用透射电镜观察。结果显示CNs的结晶度比原始秸秆有所提高,CNs长度在180nm左右,宽度约50nm。其次,本研究还初步探讨了酶解与酸解相结合生产CNs及葡萄糖。利用酶量分别为15FPU/g纤维素与25FPU/g纤维素的纤维素酶酶解玉米秸秆48h,测定葡萄糖的含量以及用透射电镜观察生产的CNs。结果表明,酶量为15FPU/g纤维素的酶解在12h得到葡萄糖最大产量9.37g/L,酶量为25FPU/g纤维素的酶解在48h得到葡萄糖最大产量9.34g/L。两种酶量水解48h后酸解制得的CNs长度都在100-300nm之间,宽度都在20-40nm之间。同步糖化发酵（SSF）是将酶解和发酵过程耦合在一起的发酵工艺。在本研究中以NaOH预处理的玉米秸秆为底物进行同步糖化发酵生产乳酸,乳酸的产量在72h时达到最大值16.68g/L。之后我们又进行了补料SSF,结果显示补加秸秆的SSF在84h乳酸产量达到最大值15.01g/L;同时补加酶和秸秆的SSF在48h乳酸含量达到最大值16.88g/L。利用同步糖化发酵方式,发酵后的剩余物再超声,利用X射线衍射技术测定结晶度,利用透射电镜观察生产的CNs。结果显示三种SSF后超声制得的CNs结晶度对比原始秸秆都有了提高,普通SSF后超声制备的CNs呈椭球形,长度约为230nm,宽度约为190nm;补加秸秆的SSF后超声和同时补加酶和秸秆的SSF后超声生产的CNs,由于团聚效应长度较长,宽度均为50nm左右。