微波辅助离子液体[BMIM]CI提取木质素方法的初步研究

论文摘要

本文采用直接合成法合成了高纯度的室温离子液体氯化1-丁基-3-甲基咪唑（[BMIM]C1）,并结合红外光谱和13C-NMR核磁对其进行结构确证。木素在传统试剂中的低溶解性严重阻碍木材组分的研究利用,本文采用微波加热法和传统水浴加热法对微晶纤维素、木素和磨木木粉进行溶解,得到了透明均一的溶液。研究表明：70℃水浴6小时后磨木木粉溶解度可达10%；微晶纤维素溶解度可达25%；酶分离木素可达12.5%,且微波加热更利于溶解。除溶解温度、时间条件以外,离子液体对木粉的溶解很大程度上依赖于木材样品的尺寸,且离子液体含水量对木粉的溶解度起到了关键作用。本文通过微波辅助离子液体[BMIM]Cl建了新的木素制备方法。快速的加入丙酮-水溶液至溶解饱和磨木木粉的离子液体中,通过微波辅助萃取,将沉淀物利用G4布氏漏斗抽滤,木素随离子液体和有机试剂滤过,无法滤过的纤维素以无定性混合物的形式重新聚合。将滤过液减压蒸发除去有机试剂,并通过超滤的方式除去离子液体,最后获得离子液体木素。通过红外光谱法以及羟基含量测定与酶分离木素官能团进行比较,分析表明制备物质为木素,但通过微波辅助提取,离子液体木素的很多木素官能团信号减弱,或消失。并通过单因子试验研究表明：在60 mL、50%（V：V）丙酮-水溶液为提取剂,40℃,微波中火提取45min,为最佳提取条件。以液体基质培养为研究对象,对白腐菌Trametes hirsuta漆酶进行分离纯化。由于“绿色溶剂”室温离子液体几乎没有蒸汽压,不具挥发性,具有极强的溶解性以及可循环利用等优点,且在某些离子液体中酶能保持较高的催化活性,故而,离子液体作为酶催化反应介质引起了研究者们的兴趣。本文研究了不同浓度对木素有较高溶解度的有机试剂、离子液体（[BMIM]C1）对漆酶催化活力的影响。结果表明,在由有机试剂-缓冲液、离子液体-缓冲液构成的均相溶液中,漆酶仍具有催化活性,且催化活力随着有机试剂和离子液体浓度的增加而减弱。在10%-30%（wt%）浓度下有机试剂能很好的保持漆酶的酶活,且30%离子液体在24小时后仍能保持约50%漆酶活性。但在70%浓度的离子液体作用下,漆酶即刻失去活性。

论文目录

• 目录
• 摘要
• ABSTRACT
• 符号说明及缩略词表
• 第一章 绪论
• 1.1 木素
• 1.1.1 木素及其结构
• 1.1.2 木素分离提取
• 1.1.3 木素结构分析
• 1.2 木素的生物降解
• 1.3 真菌木素降解酶系及其催化机制
• 1.3.1 木素过氧化物酶
• 1.3.2 锰过氧化物酶
• 1.3.3 漆酶
• 1.4 离子液体
• 1.4.1 离子液体种类
• 1.4.2 离子液体性质
• 1.4.3 离子液体对木质纤维材料的溶解性
• 1.4.4 离子液体在生物催化中的应用
• 1.4.5 离子液体合成
• 1.5 微波
• 1.5.1 微波加热特点
• 1.5.2 微波辅助提取
• 1.6 论文立题依据与主要内容
• 1.6.1 立题依据
• 1.6.2 研究主要内容
• 第二章 离子液体[BMIM]Cl制备及表征
• 引言
• 2.1 材料与方法
• 2.1.1 试剂与仪器
• 2.1.2 [BMIM]Cl合成
• 2.1.3 [BMIM]Cl纯化
• 2.1.4 离子液体红外光谱分析
• 13C-NMR测定'>2.1.5 离子液体¹³C-NMR测定
• 2.1.6 [BMIM]Cl标准曲线绘制
• 2.2 结果与讨论
• 2.2.1 [BMIM]Cl合成与纯化结果
• 2.2.2 [BMIM]Cl红外图谱分析
• 13C-NMR谱图分析'>2.2.3 [BMIM]Cl ¹³C-NMR谱图分析
• 2.2.4 [BMIM]Cl标准曲线
• 2.3 本章小结
• 第三章 微波辅助[BMIM]Cl从木材原料中提取离子液体木素
• 引言
• 3.1 材料与方法
• 3.1.1 试剂与仪器
• 3.1.2 水分的测定
• 3.1.3 有机溶剂抽出物含量的测定
• 3.1.4 酸不溶木素含量测定
• 3.1.5 综纤维素含量测定
• 3.1.6 灰分的测定
• 3.1.7 纤维素酶液制备
• 3.1.8 酶分离木素（CEL）的粗提纯化
• 3.1.9 酶分离木素（CEL）的纯化
• 3.1.10 离子液体木素制备
• 3.1.11 CEL、离子液体木素红外光谱分析
• 3.1.12 酶分离木素和离子液体木素酚羟基含量的变化
• 3.1.13 [BMIM]Cl对木素纤维材料溶解度的探讨
• 3.1.14 提取剂对离子液体木素提取影响
• 3.1.15 丙酮-水比例对离子液体木素提取影响
• 3.1.16 提取温度对离子液体木素提取影响
• 3.1.17 提取剂体积对离子液体木素提取影响
• 3.1.18 提取时间对离子液体木素提取影响
• 3.1.19 CEL标准曲线绘制
• 3.2 结果与讨论
• 3.2.1 杨木木粉成分分析
• 3.2.2 [BMIM]Cl对木质纤维材料的溶解度
• 3.2.3 红外光谱分析
• 3.2.4 CEL和离子液体木素酚羟基含量的变化
• 3.2.5 微波和水浴对离子液体木素提取影响
• 3.2.6 提取剂对离子液体木素提取影响
• 3.2.7 丙酮-水比例对离子液体木素提取影响
• 3.2.8 温度对离子液体木素影响
• 3.2.9 提取液体积对离子液体木素影响
• 3.2.10 提取时间对离子液体木素影响
• 3.2.11 利用木素标准曲线法测定木素含量
• 3.3 本章小结:
• 第四章 [BMIM]Cl对漆酶酶活影响
• 引言
• 4.1 材料与方法
• 4.1.1 菌株
• 4.1.2 培养基和培养方法
• 4.1.3 测定方法
• 4.1.4 最佳产漆酶时间
• 4.1.5 漆酶分离与纯化
• 4.1.6 有机试剂、[BMIM]Cl对漆酶酶活影响
• 4.1.7 有机试剂对CEL溶解性
• 4.2 结果与讨论
• 4.2.1 Trametes hirsute Lg-9生长情况
• 4.2.2 有机试剂、[BMIM]Cl对CEL溶解性
• 4.2.3 有机试剂、[BMIM]Cl对漆酶稳定性
• 4.3 本章小结
• 全文总结与展望
• 参考文献
• 致谢
• 学位论文评阅及答辩情况表