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原文鏈接：https://news.sciencenet.cn/htmlnews/2024/5/523596.shtm

近日，中國科學(xué)院廣州能源研究所研究員亓偉團隊在國家重點(diǎn)研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金等項目的資助下，在酸堿處理對林木類(lèi)木質(zhì)纖維素結構及酶解特性影響研究方面取得新進(jìn)展。相關(guān)成果發(fā)表于《碳水化合物聚合物》（Carbohydrate Polymers）和《國際生物大分子雜志》（International Journal of Biological macromolecules）。

氫氧化鈉和氫氧化鉀兩種堿對木質(zhì)纖維素預處理的影響。研究團隊供圖

木質(zhì)纖維素生物質(zhì)是自然界中最豐富的碳基資源，其主要組分纖維素、半纖維素和木質(zhì)素都可以轉化為高附加值化學(xué)品，然而三組分互相纏繞導致木質(zhì)纖維素結構復雜緊湊，限制了木質(zhì)纖維素的高效利用。在木質(zhì)纖維素拆解過(guò)程中，通常只考慮預處理方式的影響而忽略試劑本身性質(zhì)對木質(zhì)纖維素拆解的影響。實(shí)際研究發(fā)現，不同的預處理試劑會(huì )使木質(zhì)纖維素的組分發(fā)生不均勻降解，從而產(chǎn)生不同的殘渣，最終導致殘渣酶解效率差別巨大。

研究團隊系統研究了氫氧化鈉和氫氧化鉀兩種堿對楊木結構破壞的影響，深入探討了預處理底物結構與酶解的相關(guān)性。研究結果表明，氫氧化鈉和氫氧化鉀在相同的預處理強度（包括時(shí)間、溫度和pH值等條件）下對楊木產(chǎn)生不同程度的破壞，從而導致不同的酶解率。相比之下，氫氧化鈉比氫氧化鉀更能有效地破壞楊木結構，這可能是由于Na⁺的離子半徑較?。∟a⁺離子半徑為0.95?，K⁺離子半徑為1.33?），從而可以更好地滲透到楊木中以提高預處理程度。結構分析表明，相比于氫氧化鉀預處理，氫氧化鈉預處理殘渣具有更少的氧化表面、更高可及性的纖維表面和更多的無(wú)定型區，均可更有效促進(jìn)其酶解。

同時(shí)，通過(guò)研究NaClO₂、氫氧化鈉和H₂SO₄等三種不同酸堿性預處理和酶解殘渣頑抗性，發(fā)現預處理渣中較高的β-β′含量和S/G比均不利于酶解。在木質(zhì)素-碳水化合物復合體中，芐基醚和苯基糖苷鍵與木糖和甘露糖連接，形成了木糖-木質(zhì)素-葡甘聚糖網(wǎng)絡(luò )。該網(wǎng)絡(luò )的穩定性、空間位阻性和疏水性可能在確定木質(zhì)纖維素的頑抗性方面起著(zhù)關(guān)鍵作用。

相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2024.122037

https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2024.131193