生物酶预处理对苹果木组分及结构性能的影响

摘要

以苹果木为研究对象，通过构建生物酶对苹果木的预处理体系，研究不同生物酶预处理条件对苹果木组分及结构性能的影响，并分析酶液重复利用的可行性。试验分析结果表明：使用裂解多糖单加氧酶（LPMOs）在较为适宜的环境下对苹果木进行预处理的效果优于常规蒸煮法。与无处理组相比，蒸煮组苹果木纤维素质量分数上升了2.73%,半纤维素质量分数上升1.61%,木质素质量分数下降了4.38%;与无处理组相比，效果较优的酶预处理组苹果木纤维素质量分数上升了12.8%,半纤维素质量分数上升了7.53%,木质素的质量分数下降了16.37%。红外光谱分析表明，酶处理后的木粉在3 340 cm^-1处的羟基O—H伸缩振动、2 900 cm^-1处的C—H伸缩振动与1 423 cm^-1处的苯环骨架C—H在平面上的弯曲振动均有不同程度增强，表示其纤维素质量分数有所增加，其他特征峰的变动表明了预处理后半纤维素质量分数的增加与木质素质量分数的减少，与组分分析得到的结果一致。XRD分析表明，未处理木粉样品的结晶度为28.9%,蒸煮组结晶度较之降低了5.7%,酶预处理组结晶度较之增加了7.6%。酶预处理与蒸煮样品的晶粒尺寸增加，酶预处理后的苹果木样品结晶区（002）面层的间距减少，而蒸煮后样品结晶区（002）面层的间距增大。采用重吸附法回收酶处理液并进行重复试验与组分分析，结果表明：经回收的LPMOs依然有较为良好的活性，总纤维素质量分数比蒸煮处理组增加了2.47%,纤维素质量分数比蒸煮处理组增加了1.37%,半纤维素质量分数增加了1.1%,木质素质量分数减少了3.47%,符合酶预处理苹果木的组分变化规律，同时可见LPMOs具有循环利用的可行性。LPMOs预处理可有效地降解木材中的木质素，使纤维素与半纤维素的质量分数增加，纤维表面疏松多孔。LPMOs预处理苹果木具有提升木纤维性能的作用，其纤维整体比蒸煮软化得到的木纤维各方面性能更优异，并且酶液具有重复利用的可行性。

关键词

苹果木 / 生物酶预处理 / 裂解多糖单加氧酶(LPMOs) / 木材组分 / 结构特性