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Effect of liquid hot water pretreatment severity on properties of hardwood lignin and enzymatic hydrolysis of cellulose

木质素 纤维素 化学 硬木 水解 酶水解 木质纤维素生物量 细胞壁 有机化学 生物化学 植物 生物
作者
Ja Kyong Ko,Youngmi Kim,Eduardo Ximenes,Michael R. Ladisch
出处
期刊:Biotechnology and Bioengineering [Wiley]
卷期号:112 (2): 252-262 被引量:278
标识
DOI:10.1002/bit.25349
摘要

Lignin, one of the major components of lignocellulosic biomass, plays an inhibitory role on the enzymatic hydrolysis of cellulose. This work examines the role of lignin in pretreated hardwood, where extents of cellulose hydrolysis decrease, rather than increase with increasing severity of liquid hot water pretreatment. Hardwood pretreated with liquid hot water at severities ranging from log Ro = 8.25 to 12.51 resulted in 80-90% recovery of the initial lignin in the residual solids. The ratio of acid insoluble lignin (AIL) to acid soluble lignin (ASL) increased and the formation of spherical lignin droplets on the cell wall surface was observed as previously reported in the literature. When lignins were isolated from hardwoods pretreated at increasing severities and characterized based on glass transition temperature (Tg ), the Tg of isolated lignins was found to increase from 171 to 180°C as the severity increased from log Ro = 10.44 to 12.51. The increase in Tg suggested that the condensation reactions of lignin molecules occurred during pretreatment and altered the lignin structure. The contribution of the changes in lignin properties to enzymatic hydrolysis were examined by carrying out Avicel hydrolysis in the presence of isolated lignins. Lignins derived from more severely pretreated hardwoods had higher Tg values and showed more pronounced inhibition of enzymatic hydrolysis.
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