亚硫酸氢镁预处理红液组分对微晶纤维素酶解的影响开题报告

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1. 研究目的与意义

近年来，随着石油等不可再生资源储备的逐渐减少，而环境污染加剧的双重压力越来越大。为了解决能源危机，保护环境，充分开发利用含量丰富的可再生资源十分重要[1]。可再生能源包括生物质能、太阳能、风能及氢能等。太阳能和风能等在部分国家和地区现已有工业化应用，但由于地域和气候限制力大，不能完全满足人类社会的需求。而地球上的木质纤维资源具有产量大，分散广泛且可持续发展的有点，生物质能源已成为可再生能源研究中的重要研究领域之一。生物质能源主要有生物乙醇、生物柴油、朝气、氢气和燃料电池等，其中以生物乙醇的研究与生产最引人注目[2]。

目前，生物乙醇的生产原料主要是木质纤维原料。全球每年产生的生物质有10000亿吨；仅美国的农林废弃物每年就有10亿多吨[3]。我国的木质纤维原料也相当丰富，仅农作物秸秆就达7亿吨/年，这其中玉米秸秆、麦秆和稻草分别占35%、21%和19%；林业副产品、城市垃圾和工业废弃物数量也和客观，如林业生产每年还可以提供1000多万吨的废弃物[4]。因此，木质纤维原料来源十分丰富，而且木质纤维原料是一种相当廉价的生物质资源。利用木质纤维原料生产生物乙醇缓解能源危机和环境压力具有重要的意义。

利用木质纤维原料生产生物乙醇通常需要经过预处理、酶解和发酵等步骤，但是预处理过程中伴随着半纤维素和木质素降解生成对酶解和乙醇发酵的抑制剂。因此，预处理后物料需要通过大量水洗涤去除溶在物料表面的降解产物，浪费大量的水，工艺不经济。亚硫酸氢盐预处理麦秆在前期研究中已经被证实是一种较好的预处理方法，不仅具有较高的酶解效率，可以得到较高糖浓，而且预处理过程产生的发酵抑制物较少。本论文进一步研究预处理后水洗比例、方式对物料酶解效果的影响，期望开发低用水量的木质纤维原料生物催化转化工艺。

2. 国内外研究现状分析

2.1木质纤维原料概述

木质纤维原料是一种具有高度结晶区、结构非常稳定的超分子。主要由纤维素、半纤维素以及木质素三种基本单元构成的（如图1）[5]。不同木质纤维原料三种基本结构单元含量各不相同[6]，总体来看纤维素约为30-45%，半纤维素20-30%，木质素约为10-30%，其它指蛋白质、果胶、灰分和提取物等物质。

3. 研究的基本内容与计划

1）水洗比例对于亚硫酸氢盐预处理麦秆的影响

优化最佳水洗比例，并分析不同水洗比例下水洗液成分

2）水洗液返加对亚硫酸氢盐预处理麦秆的影响

4. 研究创新点

选用麦秆，经亚硫酸氢镁预处理后，探究不同水洗比例及方式对酶解的影响。分析水洗过程中去除物质对酶解的影响机制，探索低用水量的酶解工艺。