Abstrakt:[Baggrund] Mikrobiel nedbrydning Alkalisk lignin har tiltrukket sig mere opmærksomhed på grund af dets egenskaber med høj nedbrydningseffektivitet og miljøbeskyttelse. [Mål] Screening af højeffektive lignin-nedbrydningssvampe og optimering af deres nedbrydningsforhold. [Metoder] Højeffektive lignin-nedbrydningsstammer blev screenet ved guaiacol-PDA og anilin blå plademetoder, og dyrkningsbetingelserne blev optimeret ved enkeltfaktorscreening og responsoverfladeeksperiment. [Resultater] En effektiv lignin-nedbrydningsstamme BYL-7 blev screenet og indledningsvis identificeret som Trametes versicolor ved morfologisk og multi-sekvensanalyse. Enkeltfaktortesten beviste, at den initiale pH, temperatur og podestofmængde var de væsentlige indflydelsesfaktorer for ligninnedbrydning, og responsoverfladetesten bestemte, at de optimale betingelser for nedbrydning af lignin var initial pH 6,7, temperatur 25 grader og podestofmængde 8 procent . Under disse forhold var den alkaliske lignin-nedbrydningshastighed 36,5 procent, hvilket var 54,0 procent højere end før; nedbrydningshastighederne for rishalm lignin, hemicellulose og cellulose var henholdsvis 32,8 procent, 21,5 procent og 13,2 procent. Blandt dem var lignin-nedbrydningshastigheden øget med 36,1 procent sammenlignet med tidligere. Laccase-aktiviteten toppede med 120.0 U/L på den 6. dag, hvilket var 25,0 procent højere end før; ligninperoxidaseaktiviteten nåede et højdepunkt på 1 343,8 U/L på den 6. dag, hvilket var 36,0 procent højere end før; manganperoxidaseaktiviteten toppede med 463,8 U/L på den 5. dag, hvilket var 31,7 procent højere end før. [Konklusion] De eksperimentelle resultater gav en nyttig fugus-ressource til lignin-nedbrydning, men akkumulerede også relevante data til efterfølgende forskning i lignin.
De tilfældige strukturer og resistente bindinger anses for at være de største hindringer for industriel anvendelse af lignin sammenlignet. Selvom der er fundet nogle enzymer relateret til lignin-nedbrydning, eksisterer der stadig udfordringer i processen med lignin-valorisering [2,3]. For det første er det svært for enzymer at interagere med lignin, der består af heterogene og amorfe strukturer. For det andet er det svært at udvinde lignin fra en lignocelluloseholdig biomasse. To hovedstrategier er designet til at løse denne udfordring. Den første strategi for ekstraktion af lignin er at holde lignin uopløseligt og få cellulose og hemicellulose til at gå ind i væskefasen. En anden diametralt modsat strategi er at hydrolysere eller solubilisere lignin, men holde cellulose og hemicellulose uopløselige (figur 1a) [4]. Den tredje udfordring er at opnå kemiske produkter fra ligninforarbejdning med høje udbytter og renheder. Under depolymerisationsprocessen har de depolymeriserede ligninfraktioner sædvanligvis høj reaktivitet under depolymerisationsbetingelser, hvilket kan forårsage adskillige ukontrollerbare sidereaktioner, herunder repolymerisation og kondensation. Disse sidereaktioner genererer nye forbindelser, der kan hindre den direkte omdannelse af lignin til målprodukter [5,6]. Med opdagelsen af flere lignin-nedbrydende enzymer og veje vil der blive rettet stigende opmærksomhed mod de værditilvækstkemikalier, der stammer fra lignin-nedbrydning.
Introduktion
Lignocelluloseholdig biomasse er den eneste vedvarende ressource på jorden, reproduceret med 60 milliarder tons som organisk bundet kulstof om året, som har potentialet til at skabe en bæredygtig energifremtid. I deres "billion tons vision" rapporterede det amerikanske energiministerium (DOE), at næsten 1,3 milliarder tør tons plantebiomasse kunne blive tilgængelig til at producere biobrændstoffer og fortrænge mere end 30 procent af landets forbrug af flydende transport brændstoffer (Perlack et al., 2005). Ligninfjernelse fra biomasse hjælper med at øge effektiviteten af cellulose- og hemicellulosehydrolyse og letter derfor udnyttelsen af kulhydratdelen af biomasse til produktion af celluloseholdig ethanol og andre biobrændstoffer (Siqueira et al., 2012). Årligt produceres omkring 50-60 millioner tons lignin alene af papirmasse- og papirindustrien. Mængden af tilgængelig lignin forventes at stige yderligere som følge af den seneste udvikling af bioraffinaderi, der sigter mod at erstatte fossile råvarer med lignocelluloseholdig biomasse til produktion af biobrændstoffer. En nylig DOE-rapport anslår, at 0,225 milliarder tons lignin (bioraffinaderi-lignin) kunne produceres ved at forarbejde 750 millioner tons biomasseråmateriale til biobrændstof (Bozell et al., 2007). Den kommercielle brug af lignin er dog begrænset til kun 2 procent af dets tilgængelighed, mens resten (Gosselink et al., 2004) normalt brændes for at levere damp og procesvarme til papirmasse- og papirfabrikkerne. Det er blevet rapporteret, at lignin brugt som et lavprisbrændstof har en værdi på kun $0,18/kg, mens dets værdi som et kemisk råmateriale er omkring seks gange højere (Macfarlane et al., 2009). Da eksisterende ligninprodukter i øjeblikket primært er baseret på lavværdi lignosulfonater (ca. 1 million tons) og kraftligniner (100,000 tons), stagnerer ligninmarkederne med $300 millioner om året med meget lave vækstrater (FN , 2012).
Salgschef: Jessica Shao
Whatsapp: plus 86 18292830413
E-mail:Sales7@konochemical.com