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随着人类社会的发展,资源危机和环境污染已成为人类社会面临的两大挑战,生物质的开发和利用对于解决能源与资源危机至关重要,木素类物质资源的重要性,正逐渐被人们所认识,并被作为化学工业的基础原料加以开发和利用。开发对环境友好的木素降解技术,已经成为今后研究的重点。本论文试图从这方面出发,重点研究了对环境友好的咪唑类离子液体以及漆酶对木素的作用机制,并进一步得到相关产物的一些信息。本论文的主要研究内容和结果如下：1、绿色溶剂1-丁基-3-甲基咪唑氯([Bmim]Cl)对木粉液化条件的研究采用常压条件下,用合成的[Bmim]Cl以及各种溶剂对杨木粉做了溶解实验,结果表明,温度、作用时间、[Bmim]Cl的纯度,固液比等条件影响了液化效率。温度越高、作用时间越长、[Bmim]Cl的纯度越高,固液比越小,液化的效率越高。通过实验发现,用纯的离子液体[Bmim]Cl、在温度80℃下,固液比为3：100,作用时间为24h时,液化效率可达99%。已经报道的对木粉液化的方法往往都是在高温高压下进行的。2、木素含量测定方法的建立及木素溶解度的测定使用离子液体[Bmim]Cl和水作为共溶剂对定量的酶分离木素(CEL)进行溶解,并测定紫外吸光值,以紫外吸光值为纵坐标,CEL的含量作横坐标,建立标准曲线方程。根据此曲线,可以得到溶解于离子液体中的未知的CEL的含量。并使用典型的硫酸法测定木素的含量作为对照,实验结果表明,这种方法测得的结果比较准确,与传统的测定方法相比有一定的优越性,测定方法步骤简单,结果也较可靠。通过此法,测得了60%、45%[Bmim]Cl的水溶液中CEL的最大溶解度,分别为143.5mg/ml,95.8mg/ml,说明离子液体[Bmim]Cl具有极强的溶解CEL的能力。3、[Bmim]Cl木素的提取及验证使用[Bmim]Cl提取了离子液体木素,并简单分析了一些提取条件对[Bmim]Cl木素得率的影响,发现在提取剂的选取上,以丙酮最佳；丙酮与水的体积比例为1：1时,木素的得率较高。然后将提取的[Bmim]Cl木素与CEL做了对比,进行了红外光谱、核磁共振分析。分析结果表明所提取的[Bmim]Cl木素具有木素的特征吸收峰；通过’H核磁共振谱(1H-NMR),发现[Bmim]Cl木素与CEL质子类型基本相同,质子的含量稍微有些区别,甲氧基中质子含量相差较大；通过13C核磁共振谱(13C-NMR)将[Bmim]Cl木素与CEL相比,少了许多碳的积分值,主要原因可能是[Bmim]Cl木素完全暴露在[Bmim]Cl中,其结构遭受破坏程度大,致使苯环的结构也发生了一些开裂等等的变化,这有待于进一步的探讨。总之,用[Bmim]Cl提取木素的这种方法与CEL提取方法相比具有以下优点：工艺简单,[Bmim]Cl能够回收利用,符合环保要求,不用强烈的酸或碱的反复溶解,木素结构破坏较小,可以作为一种木素提取的新的方法。4、测定了漆酶在离子液体中的稳定性从粗毛栓菌Lg-9(本实验室菌种)中提取了漆酶,测定了其在有机溶剂、离子液体[Bmim]Cl共溶剂中的稳定性。发现漆酶非常稳定,在有机溶剂中、以及[Bmim]Cl中,都能保持一定的活性。在一定浓度的[Bmim]Cl中往往也能保持一定的稳定性,即使在较高浓度的[Bmim]Cl中,酶的活性也能保持较长的时间段。这说明在离子液体存在下,漆酶还能有足够多的时间与底物作用,这足够引起底物的一些变化。另外,测定了漆酶在[Bmim]Cl含量45%溶液中的不同pH下的酶活曲线,发现在酸性条件下,pH从5到7,漆酶都会保持较好的活性,漆酶都会保持较好的活性。5、漆酶在不同溶解系统中对CEL的作用挑选了CEL作为底物,漆酶作为研究对象。设计了两种不同的溶液去溶解CEL,一种是水,另一种溶剂是[Bmim]Cl/H2O共溶剂,研究了Lg-9漆酶在均相的[Bmim]Cl/H2O共溶剂系统中对木素的作用以及在非均相的水溶液系统中对木素的作用。结果如下：在非均一的水溶液中,漆酶处理与对照相比,紫外可见光谱(UV-Vis)表明205和280nm处的总吸收值增加；傅里叶红外光谱(FTIR)表明明显出现羰基基团；13C核磁共振谱(13C-NMR)光谱表明β-0-4键中的C-γ信号消失,C-a信号明显增加,甲氧基含量减少。在均一的[Bmim]Cl/H2O的溶液中,漆酶处理与对照相比,UV检测光谱表明在280nm处的总吸收值降低,高效液相色谱(HPLC)分析发现一些小的吸收峰消失；13C-NMR光谱表明p-0-4键中的C-γ信号明显加强,C-a信号轻微降低,甲氧基含量增加。综上所述,由于这两种溶剂对CEL溶解程度不同,漆酶对木素的作用结果也大不相同。在非均相水混悬液系统中,漆酶将CEL的部分羟基氧化为羰基,同时,CEL发生了部分降解,从而增加了它在水中的溶解性。在[Bmim]Cl/H2O均一的共溶剂中,漆酶将小分子物质聚合到CEL大分子的物质上,增加了氧甲基的含量,对CEL主要起到聚合作用。6、其它离子液体对CEL的作用用离子液体1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐[Emim]Ac和1-丙基-3-甲基咪唑醋酸盐[Pmim]Ac在80℃下对木素进行了溶解。24小时后,用蒸馏水冲洗得到上清液和固体物质,然后对上清液分别用甲苯、二氯甲烷、乙酸乙酯进行了抽提,抽提物用气质联用仪做了检测分析,固体物质冷冻干燥后对其做了红外分析,’H-NMR和13C-NMR的分析。结果表明：从抽提物的得率看,[Emim]Ac的溶解产物用乙酸乙酯抽提时获得了较高的产率,用二氯甲烷抽提时产率最低,而[Pmim]Ac的溶解产物用二氯甲烷抽提时获得了较高的产率,用甲苯抽提时产率最低。从抽出产物结构来看,两种离子液体都抽提出了许多对照组没有抽出的化合物。在抽出的所有产物中,[Emim]Ac抽提出产物最多的是甲基-(2-羟基-3-乙氧基-苯基)醚,及香草醛。[Pmim]Ac抽提出产物最多的是甲基-(2-羟基-3-乙氧基-苯基)醚和异香草精。这说明了不同阳离子的咪唑类离子液体,其作用于木素的机制不同。进一步1H-NMR分析表明经过两种离子液体处理后,各功能团上质子的变化数发生了一些微小的变化,阳离子不同的咪唑类离子液体,得到的结果也不相同。具体表现在：与对照相比,羧基和醛基上的质子数,经[Pmim]Ac处理少了一个,[Emim]Ac处理则没有减少。愈创木基芳核上的质子数,经过两种离子液体处理后,都增加了一个；紫丁香基芳核上的质子数,则是经[Pmim]Ac处理没有减少,[Emim]Ac处理增加了一个；再就是甲氧基中的质子数变化,经[Pmim]Ac处理没有减少,而[Emim]Ac处理增加了两个。这说明咪唑类离子液体阳离子不同,作用的官能团也不相同,从而溶解木素的机制不同。13C-NMR分析发现咪唑类离子液体阳离子不同,得到的结果有相同点和不同点。相同点是：它们都使得木素中的C4G；C3G’；C3,C5S’或C3;C5G’； C3,C5H,或者愈创木基单元和丁香基单元芳香环上的甲氧基含量大大增加,从而增大了木素的溶解性,并使木素得以降解。不同点在于,与对照相比,[Pmim]Ac处理的木素样品,增加了C5G或者咪唑基的C5,以及β-O-4结构中C-Y的信号,信号积分值分别为1.22.8.20；[Emim]Ac处理的木素样品,C5G或者咪唑基的C5的信号没有出现,β-O-4结构中C-Y的信号值为1.86。这说明,不论哪种离子液体处理木素时,都增加了β-O-4结构中碳链的长度,而以[Pmim]Ac处理的木素样品增加的更为显著。除此之外,愈创木基或醚化的愈创木基单元中的C-6,在[Emim]Ac处理时信号消失,而在[Pmim]Ac处理时信号增强,也说明了两种离子液体对木素作用位点的不一致。这可以从质谱得到的长链的产物中得到印证。