1. 研究目的与意义
进入21世纪以来，人类社会高速发展，科学技术日益更新，人们的生活越来越美好幸福，但与此同时，发展所带来的资源枯竭和环境污染等问题越来越多，促使我们去寻找一条可持续性发展的道路，实现资源的循环利用，达成人类与自然和谐相处的目标。
随着地球上化石能源被不断地消耗，人类便着手开始寻找其他的新型能源，而生物质资源是地球上再生资源的核心组成部分，是人类赖以生存和发展的基础资源，是维系人类经济社会可持续发展最根本的保障。
而在众多的生物质资源中，玉米具有种植面积广、产量大的特点，因而它的利用价值极大。通常在剥除玉米粒后，剩下的玉米芯便会作为农业废弃物被废弃或焚烧，造成了极大的资源浪费。而如果以玉米芯为基础原料，废物利用，变废为宝，循环利用，绿色发展，便可将这一资源的效益充分发挥出来，实现最大化。其利用制备法：一是采用玉米芯生产功能糖产品；二是生产功能糖的废渣，被用来生产新能源乙醇和提取木质素；三是生产的废水用于沼气发电，剩余固废物用于农民养蘑菇或生物发电。使得废水、废气、固废物之“三废”得到了循环闭合链的综合利用。玉米芯的有效利用能保护环境、消除污染。若被高值化利用，还可增加农民收入。
2. 研究内容和预期目标
| 技术要求：学会对玉米芯半纤维素的提取及降解单糖反应及相应的含量分析。 设计条件：玉米芯是一种农林废弃物，利用玉米芯代替不可再生的石化资源来生产能源及相关化学品目前已得到世界各国的高度重视。玉米芯中含有丰富的半纤维素，利用玉米芯半纤维素可转化制备低聚糖、木糖醇、糠醛等多种产品。本研究采用化学法对玉米芯中半纤维素含量进行分析，考察化学分析方法中催化剂浓度和底物浓度对玉米芯半纤维素分析准确性的影响；考察反应温度对玉米芯半纤维含量准确性的影响；能够根据玉米芯半纤维素含量分析结果总结我国玉米芯半纤维素含量的地域差异。 预期目标： 一、根据论文题目，查阅正式出版的中外学术期刊和专著，从中选择10篇以上参考文献（外文1-2篇或以上），认真阅读，深刻理解，综合分析，掌握其最新动态，参照论文设计任务书的研究内容，写出开题报告（包括文献综述、选题目的和意义、研究方案、计划进度、参考文献）。论文撰写的格式按照院统一标准。如参考文献要列出作者姓名、论文标题、发表刊物、时间、卷（期）及起止页码。在查阅的文献中选1篇外文（5000以上外文印刷字符、文献内容要结合本研究内容）全文翻译为中文。 二、 实验研究前期准备工作（2周前） 1、根据论文计划任务书，参阅参考文献制定具体的实验方案； 2、准备实验药品和器具，未使用过的仪器学会正确操作使用； 3、玉米芯半纤维素分析的准备工作； 三、实验研究工作的实施（正式实验：1-12周完成） 根据任务内容一步步做实验，包括熟练掌握玉米芯半纤维素分析反应操作、半纤维素降解单糖分析等。实验结果收集分析，部分实验需要拍照作为实验结果分析材料。 四、论文的撰写与答辩（13～16） 在完成论文全部实验后，对实验的全部数据进行整理、分析，使用计算机绘图或进行数据处理、数据分析、撰写研究论文（字数15000以上）。论文撰写格式和打印按照院统一标准（论文撰写格式包括中、外文摘要、目录、绪论、正文主体、结论、致谢、参考文献、附录等。附录内含外文文献的译文及原文、实验报告和原始数据等），最后进行毕业论文答辩。 |
3. 研究的方法与步骤
1．实验材料
底物：东北、山东、安徽的玉米芯
催化剂：稀硫酸
反应器：高压反应釜
溶剂：去离子水/蒸馏水（pH可通过碳酸钙调节）
2．实验步骤
2.1具体玉米芯组分测定的实验操作步骤如下：
1.称量并记录300±10.0mg的玉米芯粉末，精度为0.1mg，置于额定压力管中。
2.向额定压力管中加入3.00±0.01mL浓度为72%的浓硫酸；而后用玻璃搅拌棒搅拌1分钟至充分混合（压力管也可改为50ML离心管）。加84±0.04ml去离子水进行稀释，稀释成4%稀硫酸（比例不变，50ML离心管最多装40ML，否则受热会溢出）。（标记为样品）
3.准备SRS（标准样）。取木糖180mg分别加入到120ml水（标记为：NO.1）和120ml4%稀硫酸（标记为：NO.2）。
4.把管（包括样品、SRS NO.1、NO.2）放在高压反应釜中反应。高压反应釜条件设置为常规设定，温度121 ℃，反应1小时。反应结束后，将其冷却至室温。
5.取出后用碳酸钙进行中和（需缓缓加入）。
6.将试样（40mL）上清液转移到样品储存瓶中并进行HPLC分析，测木糖含量。
7.以上实验重复二组。
2.2酸浓度对反应准确性的影响
| 玉米芯产地 | 稀硫酸浓度 |
| 东北 | 1% |
| 东北 | 2% |
| 东北 | 4% |
| 山东 | 1% |
| 山东 | 2% |
| 山东 | 4% |
| 安徽 | 1% |
| 安徽 | 2% |
| 安徽 | 4% |
2.3底物浓度对分析反应准确性的影响
| 玉米芯产地 | 底物浓度 |
| 东北 | 100mg，40ML |
| 东北 | 300mg，40ML |
| 东北 | 500mg，40ML |
| 山东 | 100mg，40ML |
| 山东 | 300mg，40ML |
| 山东 | 500mg，40ML |
| 安徽 | 100mg，40ML |
| 安徽 | 300mg，40ML |
| 安徽 | 500mg，40ML |
2.4反应温度对反应准确性的影响
| 玉米芯产地 | 反应温度 |
| 东北 | 90℃ |
| 东北 | 105℃ |
| 东北 | 121℃ |
| 山东 | 90℃ |
| 山东 | 105℃ |
| 山东 | 121℃ |
| 安徽 | 90℃ |
| 安徽 | 105℃ |
| 安徽 | 121℃ |
3．产物分析
1.利用高效液相色谱进行分析
色谱柱：PrevailcarbohydrateEScolumn(250×4.6mm)
检测器：蒸发光散射检测器(ELSD)
流动相：去离子水 乙腈
4．结果讨论
1.分析酸浓度对反应准确性的影响。
2.分析底物浓度对分析反应准确性的影响。
3.分析反应温度对反应准确性的影响。
4. 参考文献
1.汪晓鹏.简介农业废弃物玉米芯的资源化和应用[j].西部皮革,2021,43(03):20-21.
2.罗兰萍,李翔.玉米芯半纤维素的制备及表征[j].粮食与油脂,2020,33(06):88-91.
3.saha, b.c. 2003. hemicellulosebioconversion. journal of industrial microbiology
5. 计划与进度安排
1、2022年12月28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 准备玉米芯原材料及分析试剂，熟悉反应操作；
3、2022年3月11日-2022年4月22日 玉米芯半纤维素分析反应、半纤维素降解产物分析；
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