秸秆预处理联合酶水解制备五碳糖及其寡聚物研究开题报告

1. 研究目的与意义

研究意义

在当今社会电能和我们的生活息息相关，据统计，2019年全球的总用电量为22.8万亿度，平均每1个小时耗电量为26亿度，而电能的形成主要分为几大方式，包括，火力发电、水力发电、风力发电、太阳能发电、核能发电等。以我国为例，火力发电占发电总量的70%。所谓的火力发电就是利用煤炭的燃烧以热能最终转化为电能的过程，然而煤炭资源是有限的，不可再生的，大量的消耗煤炭资源去实现电能的转化不仅会使煤炭资源的减少而且在燃烧当中会产生co2、so2等温室气体对大气环境的危害，所以现今可以以秆代煤进行电能的生产，这样不仅解决了煤炭资源的大量减少问题也能对环境的整理起到巨大作用。秸秆类生物质主要由纤维素、半纤维素和木质素三类聚合物组成。纤维素是葡萄糖通过糖苷键的连接在一起，组成高分子聚合物。与其他高聚物相似，是由晶体和非晶体结构交织在一起，其结晶度也因原料种类和特性而不同。在一定条件下，酸碱等水溶液可渗入纤维素结晶区产生溶胀，使纤维素水解成葡萄糖。半纤维素是一种复杂的碳水化合物结构，它由的不同聚合物组成，主要包含五碳糖(即木糖和阿拉伯糖等)和六碳糖(即甘露糖，葡萄糖和半乳糖等)。与纤维素不同，其具有较低的分子量和不同糖分支的侧链，这使其在酸性或碱性环境中很容易水解。木质素是自然界中最为丰富的聚合物，主要存在于植物的细胞壁中。.木质素中包含有三种不同的苯基丙烷单元，即:对香豆醇-h，松柏醇-g和芥子醇-s,三种单元经不同的化学键连接在--起，组成了一种无定形的杂聚物。木质纤维素是世界上最丰富的碳水化合物资源。随着地球上不可再生资源化石燃料日益耗尽，利用生物技术将木质纤维素通过生物转化生成可替代化石燃料的酒精具有重大意义。

2. 研究内容和预期目标

技术要求：学会秸秆预处理及酶水解反应操作、产物分析、反应条件优化等

设计条件：木质纤维素是世界上分布较多的一种可再生资源，利用木质纤维素生产能源或相关化学品目前已得到世界各国的高度重视。其中半纤维素是木质纤维素的重要组成部分，利用半纤维素生产的五碳糖及其寡聚物在食品及医药领域有广泛应用。本研究结合秸秆预处理工艺，考察不同半纤维素酶活对玉米芯中的木聚糖降解生产低聚木糖的影响，最终实现以较低酶用量制备五碳糖及其寡聚物。

3. 研究的方法与步骤

预处理

1.电子天平称量x g催化剂（硫酸质量浓度0.1-0.5%(w/w)换算）,电子天平分别称量x g玉米芯( 根据底物浓度2％（w/w）换算),去离子水/蒸馏水与稀硫酸、玉米芯配成溶液。

2.将溶液装入高压反应釜，连接搭载高压反应釜，调整好磁力搅拌器转速与温度控制器，在200℃、下反应30 min。

4. 参考文献

1.劳埃德，t.a.，怀曼，c.e.2005年。玉米秸秆稀硫酸预处理后剩余固体酶解的组合糖产量。生物酸化技术，96（18），1967-77。

2.pengilly, c., garcía-aparicio, m.p., diedericks, d., brienzo, m., ggens, j.f. 2015.

enzymatic hydrolysis of steam-pretreated sweet sorghum bagasse by combinationsof cellulase and endo-xylanase. fuel, 154, 352–360.

5. 计划与进度安排

1、2022年12月23日-2022年3月1日 查阅文献，根据任务书书写开题报告，制定实验方案，翻译外文文献；

2、2022年3月2日-2022年3月10日准备预处理及酶水解反应材料，熟悉反应操作；

3、2022年3月11日-2022年4月22日酶水解反应、产物分析；