干燥和木素磺酸盐对棉杆酶解效率的影响开题报告

1. 研究目的与意义

我国是世界第二的产棉大国，棉杆作为主要的剩余物，其生物质储量非常可观，平均年产棉杆可达2500多万吨。而目前制浆造纸行业中的生物质转化技术的提出业已广为接受，棉杆作为生物质原料可以进行生物质化学用品及燃料的生产，具有巨大的潜力。木素磺酸盐由于其亲水性，亚硫酸盐处理的棉杆底物木素部分磺化，游离的木素磺酸盐在酶解液或底物表面木素具有一定影响；预处理底物干燥是不可避免的一个过程，而干燥会对其内部空隙造成影响（部分不可逆的坍陷）。综合来讲木素磺酸盐与干燥都会对棉杆的酶解过程产生较大的影响，对这两个因素进行研究，探索提高棉杆底物酶解糖化效率的技术是本课题的根本目的。

2. 国内外研究现状分析

国内外对棉杆酶解效率影响因素的探究分为对内因和外因两方面，内因方面根据先前的研究主要有纤维素本身的结晶度和聚合度、纤维中木质素和半纤维素的含量、其细胞壁表面的孔隙量等。外因方面就目前的研究涉及有干燥和预处理过程中产生的木素磺酸盐生物抑制剂的影响作用等。

纤维素结晶度对酶解效率的影响的研究方法早期有segal-waxs法，较近提出的有ft-raman法。对不同结晶度的样品用相同的方式处理相同的时间后分别检测其酶水解的效率，以此来比较结晶度与酶水解的关联性。有数据表明，高结晶度和非结晶状态的纤维素样品经相同的处理后的酶水解度分别是40%和90%。更有系列数据经拟合之后得出，纤维的水解与其结晶度成线性反比。

纤维中木质素和半纤维素的含量越少，纤维的酶解效率就越高。国内有相关的研究实验，分别采用稀酸和酸碱两种方法预处理秸秆，处理后秸秆中的木质素和半纤维素被除去，秸秆结构发生改变，使纤维更易受酶的攻击，两种方法处理后的秸秆纤维酶解转化率分别是未处理秸秆的2.6倍和3.6倍。结果表明，木质素和半纤维素的含量越低，酶解效率就越高。

3. 研究的基本内容与计划

主要是做木素磺酸盐含量的分析及相对应样品的酶水解效率的测量，以及样品干燥与未干燥样品之间酶水解效率的测量及比较。内容包括原料成分分析，预处理实验，干燥实验，酶水解实验以及利用双色西门子染色法测定酶水解的效率。

（1）相同的棉杆原料经亚硫酸盐预处理后经不同的后续处理（使木素磺酸盐的含量不同）用于分析其对棉杆酶解效率的影响；

（2）相同的棉杆浆一份从未经干燥处理另几份经不同的干燥处理（方式及干燥时间），分析干燥对酶水解效率的影响。

4. 研究创新点

以往的实验重在研究预处理方式对酶解效率的影响，忽略单独出来的单一因素的影响性。验明木素磺酸盐于纤维水解的机理和过程有助于有针对性的解决该影响因素，经济的达到最佳的酶解效率。

在干燥因素方面，本次研究更注重于干燥方式不同对酶解效率的不同程度的影响。经分析讨论之后可以得出最佳的处理时间和温度，以利于酶解。

做好该实验可以在一定的科学可行性基础上得到提高纤维酶解效率的相关参考值，提高棉杆对乙醇燃料的转化率。