棉杆强化亚硫酸盐法预处理对酶水解糖化效率的影响开题报告

1. 研究目的与意义

利用纤维素和纤维素酶的有效接触，经过预处理使木质纤维素转化缩短微生物转化的时间,减少纤维素酶的用量并提高乙醇的产率。

依靠化学方式提高化学生物质预处理的转化效率。

2. 国内外研究现状分析

亚硫酸盐法预处理是从亚硫酸盐制浆中得到启示而发展起来的，英文简称SPORL法。SPORL法（sulfitepretreatmenttoovercomerecalcitranceoflignocellulose）是美国威斯康星大学（universityofwisconsin-madison）及林产品实验室（forestproductslaboratory，USDA）合作开发的一种生物质预处理方法，主要利用亚硫酸盐对木质纤维原料进行预处理，以克服木质纤维原料对酶的抗性，目前的研究表明该法对云杉、红松、桉木和杨木等木材生物质原料，以及玉米秸秆和麦草等农业剩余物有很好的适应性，促进酶水解的转化效率，可以达到90%以上[17-21]。由此研究了亚硫酸盐法对棉秆酶水解效果的影响，以提高酶水解效率，主要考察了预处理过程中亚硫酸盐用量、酸度、温度与时间等条件对酶水解的影响，并分析了酶水解效果提高的原因，为进一步的研究提供参考。根据研究结果表明：预处理时添加亚硫酸氢钠可提高棉秆酶水解效率，随着用量的增加，底物酶水解转化率升高，用量超过8%后基本不变；预处理液pH值可影响棉秆亚硫酸盐预处理效果，存在一个最佳pH值，研究中预处理液pH值为2.65时，底物的酶水解转化率最高；当预处理温度由100℃升高至170℃时，底物酶水解转化率升高较少，但当预处理温度继续升高时，底物酶水解转化率明显升高，在预处理温度180℃并保温20min时底物酶水解转化率达到最高为70.10%，继续延长保温时间底物酶水解转化率无明显变化。亚硫酸盐预处理过程中，木素和戊聚糖不断从原料中溶出，有利于后续的酶水解，研究发现木素的溶出比戊聚糖的溶出对棉秆酶水解的影响更大。棉秆不同部位的亚硫酸盐预处理效果不同，酶水解从易到难的顺序是：棉秆皮细枝全棉秆主干棉秆芯。

3. 研究的基本内容与计划

对农业棉杆生物质进行预处理，研究温度、保温时间、NaHSO3和H2SO4的用量对预处理效果的影响，通过分析预处理后底物各组分的含量，比较底物得率和底物的酶解转化率以及废液中抑制剂的含量，探索各个因素对预处理效果的变化趋势，在此基础上提出了预处理棉杆生物质最佳的SPORL法条件。

4. 研究创新点

采用了高效液相色谱（HPLC)分析预处理后底物成分，确定预处理前后原料的化学组分的变化；采用DNS法检测酶解糖化后酶解液的葡萄糖浓度，计算酶解转化率。并打破在原有PH基础上的转化效率以及研究是否拥有化学药剂能进行催化提高转化率。