Abstrakt:[Bakgrunn] Mikrobiell nedbrytning Alkalisk lignin har tiltrukket seg mer oppmerksomhet på grunn av egenskapene til høy nedbrytningseffektivitet og miljøvern. [Mål] Screening av svært effektive lignin-nedbrytningssopp og optimalisering av nedbrytningsforholdene deres. [Metoder] Høyeffektive lignin-nedbrytningsstammer ble screenet ved guaiacol-PDA og anilinblå platemetoder, og kulturbetingelsene ble optimalisert ved enkeltfaktorscreening og responsoverflateeksperiment. [Resultater] En effektiv lignin-nedbrytningsstamme BYL-7 ble screenet og først identifisert som Trametes versicolor ved morfologisk og multi-sekvensanalyse. Enkeltfaktortesten viste at den opprinnelige pH, temperatur og inokulummengde var de signifikante påvirkningsfaktorene for lignin-nedbrytning, og responsoverflatetesten bestemte at de optimale betingelsene for nedbrytning av lignin var initial pH 6,7, temperatur 25 grader og inokulummengde 8 prosent . Under disse forholdene var nedbrytningshastigheten for alkalisk lignin 36,5 prosent, som var 54,0 prosent høyere enn før; nedbrytningshastigheten for rishalmlignin, hemicellulose og cellulose var henholdsvis 32,8 prosent, 21,5 prosent og 13,2 prosent. Blant dem ble nedbrytningshastigheten for lignin økt med 36,1 prosent sammenlignet med tidligere. Laccase-aktiviteten nådde en topp på 120.0 U/L på den 6. dagen, som var 25,0 prosent høyere enn før; ligninperoksidaseaktiviteten nådde en topp på 1 343,8 U/L på den 6. dagen, som var 36,0 prosent høyere enn før; manganperoksidaseaktiviteten nådde en topp på 463,8 U/L på den 5. dagen, som var 31,7 prosent høyere enn før. [Konklusjon] De eksperimentelle resultatene ga en nyttig fugusressurs for nedbrytning av lignin, men akkumulerte også relevante data for påfølgende forskning på lignin.
De tilfeldige strukturene og motstandsdyktige koblingene anses å være de største hindringene for industriell anvendelse av lignin sammenlignet. Selv om noen enzymer relatert til lignin-nedbrytning er funnet, eksisterer det fortsatt utfordringer i prosessen med lignin-valorisering [2,3]. For det første er det vanskelig for enzymer å interagere med lignin som består av heterogene og amorfe strukturer. For det andre er det vanskelig å trekke ut lignin fra en lignocelluloseholdig biomasse. To hovedstrategier er utviklet for å løse denne utfordringen. Den første strategien for utvinning av lignin er å holde lignin uløselig og få cellulose og hemicellulose til å gå inn i væskefasen. En annen diametralt motsatt strategi er å hydrolysere eller solubilisere lignin, men holde cellulose og hemicellulose uoppløselige (Figur 1a) [4]. Den tredje utfordringen er å skaffe kjemiske produkter fra ligninbehandling med høye utbytter og renheter. Under depolymeriseringsprosessen har de depolymeriserte ligninfraksjonene vanligvis høy reaktivitet under depolymeriseringsforhold, noe som kan forårsake en rekke ukontrollerbare sidereaksjoner, inkludert repolymerisering og kondensasjon. Disse bireaksjonene genererer nye forbindelser som kan hindre direkte konvertering av lignin til målprodukter [5,6]. Med oppdagelsen av flere lignin-nedbrytende enzymer og veier, vil økende oppmerksomhet rettes mot verdiøkende kjemikalier som kommer fra lignin-nedbrytning.
Introduksjon
Lignocelluloseholdig biomasse er den eneste fornybare ressursen på jorden, reprodusert med 60 milliarder tonn som organisk bundet karbon per år, som har potensial til å skape en bærekraftig energifremtid. I sin «billion tonn visjon» rapporterte US Department of Energy (DOE) at nesten 1,3 milliarder tørr tonn plantebiomasse kan bli tilgjengelig for å produsere biodrivstoff og fortrenge mer enn 30 prosent av landets forbruk av flytende transport. drivstoff (Perlack et al., 2005). Fjerning av lignin fra biomasse bidrar til å øke effektiviteten av cellulose- og hemicellulosehydrolyse, og letter derfor utnyttelsen av karbohydratdelen av biomasse i produksjon av celluloseholdig etanol og annet biodrivstoff (Siqueira et al., 2012). Årlig produseres om lag 50–60 millioner tonn lignin av tremasse- og papirindustrien alene. Mengden tilgjengelig lignin forventes å øke ytterligere som et resultat av den nylige utviklingen av bioraffinerier som tar sikte på å erstatte fossilt råstoff med lignocelluloseholdig biomasse for produksjon av biodrivstoff. En fersk DOE-rapport anslår at 0,225 milliarder tonn lignin (bioraffineri-lignin) kan produseres fra å behandle 750 millioner tonn biomasseråstoff til biodrivstoff (Bozell et al., 2007). Den kommersielle bruken av lignin er imidlertid begrenset til bare 2 prosent av tilgjengeligheten, mens resten (Gosselink et al., 2004) vanligvis brennes for å gi damp og prosessvarme til masse- og papirfabrikkene. Det har blitt rapportert at lignin brukt som lavkostdrivstoff har en verdi på bare $0,18/kg, mens verdien som kjemisk råstoff er omtrent seks ganger høyere (Macfarlane et al., 2009). Siden eksisterende ligninprodukter for tiden hovedsakelig er basert på lavverdi lignosulfonater (omtrent 1 million tonn) og kraftligniner (100,000 tonn), stagneres ligninmarkedene på 300 millioner dollar per år med svært lave vekstrater (FN) , 2012).
Salgssjef: Jessica Shao
Whatsapp: pluss 86 18292830413
E-post:Sales7@konochemical.com