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本文针对预处理物料中残留木质素的结构不均一性问题,对残留木质素进行组分拆分,从而系统研究不同木质素组分(醇溶木质素与结合木质素)的理化性质、化学结构特性,及其对纤维素酶水解的差异性影响。研究结果为科学研究木质素对纤维素酶水解影响的构效关系提供了重要的方法。主要研究结果如下:以乙醇预处理锯木屑为底物进行木质素组分拆分,结果表明,拆分所得的醇溶木质素(1665~1902 Da)重均分子量显著低于结合木质素(6969~8332 Da);醇溶木质素中β-O-4芳基醚键的含量(3.22~3.23/100Ar)远低于结合木质素(13.70~14.46/100Ar);同时,醇溶木质素的缩合型树脂醇β-β和苯基香豆满β-5结构含量均低于结合木质素。说明与结合木质素相比,醇溶木质素解聚程度较高。醇溶木质素与结合木质素代表了乙醇预处理锯木屑中两种不同的木质素组分。采用乙醇洗涤法脱除醇溶木质素,使得乙醇预处理物料72 h葡萄糖得率降低了15.03~15.17%;进一步采用亚氯酸钠脱木质素法脱除结合木质素,使得其72 h葡萄糖得率显著提高至64.65~81.42%。说明乙醇预处理锯木屑中的醇溶木质素对纤维素酶水解有促进作用,而结合木质素对纤维素酶水解有强烈的抑制作用。采用石英晶体微天平技术实时、原位地监测纤维素酶在醇溶木质素和结合木质素薄膜表面的吸附行为,结果表明,醇溶木质素的纤维素酶最大吸附量为152.63~168.09 ng/cm~2,显著低于结合木质素(196.71~224.73ng/cm~2);此外,组合木质素薄膜的纤维素酶吸附实验表明,醇溶木质素的存在使得纤维素酶在结合木质素薄膜上的不可逆吸附量降低了39.2~45.0%。因此,揭示了醇溶木质素对纤维素酶水解的潜在促进机制,即醇溶木质素与结合木质素相互组装,从而掩蔽结合木质素上的纤维素酶无效吸附位点,有效缓解了纤维素酶在结合木质素上的不可逆吸附作用。在稀酸预处理锯木屑过程中添加2-萘酚与2-萘酚-7-磺酸钠,使得稀酸预处理物料72 h葡萄糖得率分别提高了9.1%和47.8%。与2-萘酚相比,在预处理过程中添加2-萘酚-7-磺酸钠对促进纤维素酶水解更为有效。预处理物料性质表征结果表明,添加2-萘酚-7-磺酸钠显著提高了物料纤维素可及性和物料表面电负性,同时减少了预处理物料与纤维素酶的吸附量;此外,木质素结构表征实验说明,2-萘酚-7-磺酸钠辅助预处理不仅可显著增强β-O-4和β-β键的断裂,且缓解了木质素的缩聚反应。因此,在预处理过程中添加2-萘酚衍生物可通过调控木质素的缩聚与解聚反应,实现预处理物料酶水解性能的提高。