木质素降解毕业论文任务书

由于木质素的分子结构中存在着芳香基、酚羟基、醇羟基、碳基共扼双键等活性基团，因此可以进行氧化、还原、水解、醇解、酸解甲氧基、梭基、光解、酞化、磺化、烷基化、卤化、硝化、缩聚或接枝共聚等许多化学反应。其中，又以氧化、酞化、磺化、缩聚和接枝共聚等反应性能在研究木质素的应用中显示着尤为重要的作用，同时也是扩大其应用的重要途径。在此过程中，磺化反应又是木质素应用的基础和前提，到目前为止，木质素的应用大都以木质素磺酸盐的形式加以利用。在亚硫酸盐法生产纸浆的工艺中，正是由于亚硫酸盐溶液与木粉中的原本木质素发生了磺化反应，引进了磺酸基，增加了亲水性，而后这种木质素磺酸盐在酸性蒸煮液中进一步发生水解反应，使与木质素结合着的半纤维素发生解聚，从而使木质素磺酸盐溶出，实现了木质素、纤维素与半纤维素的分离，得到了纸浆，同时也使木质素的应用成为了可能。

由于木质素由芳香烃的衍生物以C-C键、－O－键纵横交联在一起，其侧链又与半纤维素以价键结合形成一个十分致密的网络结构，将纤维素紧紧包裹在里面，以屏蔽效应阻碍了纤维素酶吸附纤维素分子，因而是目前公认的微生物难降解的芳香族化合物之一。 据研究报道，木质素的完全降解是真菌、细菌及相应微生物群落共同作用的结果，其中真菌在降解木质素过程中起着主要作用。降解木质素的真菌根据腐朽类型分为：白腐菌、褐腐菌和软腐菌。前两者属担子菌纲，软腐菌属半知菌类。白腐菌降解木质素的能力优于其降解纤维素的能力，它能够分泌胞外氧化酶降解木质素，而后两者降解木质素的能力弱于其降解纤维素的能力。因此白腐菌被认为是最主要的木质素降解微生物。 白腐菌降解木质素机理：首先是产生H20的氧化酶：细胞内葡萄糖氧化酶，细胞外乙二醛氧化酶。它们在分子氧的参与下氧化相应底物激活过氧化物酶，从而启动酶催化循环。同时，合成对木质素降解起作用的胞外酶，这些酶包括白腐菌分泌的虫漆酶（1accase），木素过氧化酶（ligninperoxidase），氧化酶（），依赖锰的过氧化酶（manganeseperoxidase）以及酚氧化酶（phenoloxidase）。其中漆酶是氧化酚类物质，它将酚上的氢给予氧生成醌自由基，借助自由基反应，与木素的部分分解一起发生高分子化，这些反应主要导致侧链和芳香环裂解。在白腐菌降解木质素过程中，木质素降解酶作为高效催化剂参与反应，借助自身形成的H202，靠酶触启动一系列的自由基链反应，先形成高活性的酶中间体，将木质素等有机物（RH）氧化成许多不同的自由基（R·）和氧化能力很强的羟基自由基（·OH），实现对木质素的生物降解。

首先谈谈对木质素的分离。由于木质素本身结构具有复杂性，而且可以和半纤维素形成LCC，木质素的分离本身就是一个难题。木质素有两种，原本木质素和分离木质素。分离木质素的代表是Klason木质素。制备方法是对脱脂原料先用72%硫酸破坏纤维素的结晶区，然后一段时间后，稀释至百分之三后对纤维素进行水解，所剩固体为Klason木质素。此种方法对于木质素结构破坏较大，但适合于木质素含量测定。原本木质素对于结构破坏较小，适合于结构研究，代表是磨木木质素（MWL）和纤维素酶解木质素（CEL）。后者是北卡的张厚民教授提出的。（不过说实话，总归是要破坏结构的，木质素的结构是个世界性的难题。）再谈谈纤维素的分离。纤维素的分离是个传统的问题。制浆造纸工业的目的就在于去除木质素，保留纤维素和半纤维素。由于剥皮反应和水解反应的存在，制浆造纸工业所得到的纤维素，在结构上也发生了变化。这就迫使我们找到一种纤维素的良溶剂。怎么说呢，纤维素是个具有多分散性的高分子的混合物，而且溶解大约只能溶解一部分吧。而且纤维素具有两相结构，结晶区和无定形区。溶解要先润涨，破坏结晶区。做的最好的，印象中是武汉大学的张俐娜院士开发的碱脲体系。半纤维素分离了解不多，还是要看情况的。一方面半纤维素和木质素连接比较复杂。另一方面抗降解能力也不同。