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小麦秸秆的预处理导致结构变化和酶水解的改善

        小麦秸秆(Wheat Straw简称WS)是世界每年都有大量的小麦秸秆(WS)产生,成为仅次于稻草的全球最丰富的农业生物质。然而,通常的WS处理在现场丢弃或燃烧,导致产生对经济浪费和环境污染产生重大影响的问题。WS也是可再生能源的主要来源。作为木质纤维素生物质,WS廉价且丰富,因此具有生产生物能源的巨大潜力。WS是典型的木质纤维素生物质,主要包含纤维素,半纤维素和木质素。
       2018年1月在福建农林大学郑金贵等研究者在《nature》发表的一篇文章关于对小麦秸秆的预处理导致结构的变化和酶的水解做了相关的研究。该研究者们对小麦的秸秆做了三种处理方法。使用硫酸,氢氧化钠和酶消化的热水预处理去处理小麦秸秆。分析表明,在H2SO4和NaOH预处理后,大部分无定形纤维素和部分结晶纤维素在酶水解过程中水解。在三种预处理中,在121℃(87.2%)下用4%NaOH预处理能获得最高的纤维素转化率。此外,NaOH预处理主要有效去除木质素,而H2SO4预处理有效地去除半纤维素。为了研究用于增强酶水解预处理过程的结果,使用扫描电子显微镜,X射线衍射和傅里叶变换红外光谱来分析原始和处理材料的结构变化。研究表示,WS可以是生产单糖的理想材料,也是一种廉价的可再生能源,用于生产清洁能源燃料WS有很大的发展潜力。
        该研究使用了三种预处理方式和原料作对比,证明了纤维的转化率跟温度和酸碱的浓度有很大的关系。随着温度和酸碱的浓度变大,纤维素的消化率逐渐增加,使纤维素的转化率也在增大。但是热水的预处理对影响纤维素的转化率有轻微的影响。不同浓度的H2SO4,NaOH和热水预处理对WS的酶促水解的比较尚未得到很好的研究。
(来源:QYIM & AMSC laibin  Ren )

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