木质素磺酸盐与有机溶剂木质素共混对过氧化物酶催化聚合及薄膜性质的影响研究

《Enzyme and Microbial Technology》：Lignin blending modulates laccase-catalyzed polymerization of lignosulfonates using organosolv lignin from vine shoots

　　

摘要

在温和的反应条件下，过氧化物酶（laccase）催化的工业木质素重组聚合是一种新兴的生物催化策略，可用于将木质素转化为聚合物体系及生物材料前体。木质素磺酸盐由于具有良好的水溶性，成为酶法聚合的理想底物；然而，其相对较低的化学反应性限制了其应用范围。相比之下，有机溶剂法提取的木质素通常具有较低的分子量和较高的酚含量，这使其容易被过氧化物酶氧化；但其有限的水溶性又阻碍了酶法加工。本研究通过将木质素磺酸盐（LS）与藤条茎部提取的有机溶剂法木质素（LVS）混合，探讨了木质素混合对过氧化物酶催化聚合的影响。通过测量氧消耗量、观察粘度变化、分析分子量以及表征基于LS的薄膜，研究了LVS添加对酶促氧化过程的影响。实验结果表明，LVS的加入改变了氧化动力学，使得氧化活性持续时间更长，粘度上升速度更快，并且在较短时间内获得了更高的表观分子量。制备了LS-LVS共混薄膜以评估混合处理对材料表面性质的影响。傅里叶变换红外光谱（FTIR）分析证实了材料结构发生了变化，这与氧化偶联现象一致；接触角测量则显示LS/LVS体系的表面疏水性增强。总体而言，这些结果表明，不同结构特征的木质素混合可以调节酶促聚合过程，并影响LS薄膜的性质。这项工作强调了木质素混合作为一种简单的生物催化策略，可在生物精炼过程中调控过氧化物酶催化的聚合反应，从而将各种木质素原料转化为木质素基生物材料。

Jorge Garcia-Montalvo|Sebastian Gritsch|Sabrina Bischof|Sebastian A. Mayr|Miguel Ladero|Juan M. Bolivar|Georg Guebitz