发酵抑制物对酶水解半纤维产糖过程影响的研究开题报告

1. 研究目的与意义

能源可分为再生能源和非再生能源两大类型。再生能源包括太阳能、水力、风力、生物质能、海洋温差能等。但是，地理位置的制约以及人工设备投入的限制，这些天然的储量惊人的可再生能源利用还需要更进一步的研发。生物质资源价格低廉，但是储量非常丰富，在自然界可再生能源的含量中居于首位。用生物质制造乙醇和甲醇，作为工业原料，有很大的开发价值。生物质燃烧后热值可达80%以上，对生物质能源进行高效的收集利用，是解决人类所遭遇的能源缺乏问题和环境污染严峻形势的重要手段。

为了解决化石燃料过度使用产生的环境问题，以及缓解化石资源的日益短缺与由于经济增长对能源需求增长的矛盾，寻找新的化石资源的可替代能源势在必行。木质纤维素因其来源广泛且廉价可被用于生物燃料的生产。传统的生物乙醇生产原料是含有碳水化合物的植物果实，结果导致了与人争粮、与食品工业竞争的局面。利用木质纤维素原料可降低人类对化石燃料的依赖，推动生物质炼制产业的发展。玉米秸秆中木质素与半纤维素聚合形成的木质素鞘对纤维素的紧紧包裹作用，导致了秸秆中的纤维素和半纤维素很难被酸与酶降解，要彻底降解纤维素，充分利用纤维素的主要酶解产物葡萄糖，需要打开木质素对纤维素和半纤维素的包裹作用，探索适宜的预处理降解技术，是木质纤维素生物转化的首要步骤。

2. 研究内容和预期目标

研究内容

技术要求：本文以玉米秸秆为原料，分离制取玉米秸秆中非木质素的 4 类组分纤维素、半纤维素、热水提取物和乙醇提取物，采用 gc-ms、hpaec-pad、hplc 等多种检测方法联用建立了玉米秸秆非木质素组分在稀酸预处理过程中的降解产物谱，在此基础上研究 4 类组分在稀硫酸预处理过程中主要水溶性降解产物的生成规律，探究了稀酸预处理液对休哈塔假丝酵母（candidashehatae）乙醇发酵的抑制动力学。

设计条件：稀酸预处理在 30 m l 不锈钢管式反应器中进行，采用油浴控温。以固液比1:5（g：m l）为基准，根据 4 种组分在玉米秸秆中的含量来分别计算它们在反应中所加入的质量。依此称取相应质量的 4 种非木质素组分分别进行稀酸预处理实验，转入不锈钢管式反应器，加入 0～2.0%的稀硫酸溶液 20 ml，于 120～180 ℃反应 0～120 min。反应结束后立即将蒸煮器取出浸于冷水中骤冷，转出反应产物以 10 m l 去离子水清洗反应器 2 次，合并反应液及洗液于 6 000 r/min 离心 10 min，收集上清液即为各组分的稀酸预处理液。

3. 研究的方法与步骤

一、实验材料

乙醇提取物：采用b-811型索氏抽提器以无水乙醇为溶剂对玉米秸秆进行抽提。提取液离心、过滤后以r-200型旋转蒸发仪（水浴温度40℃，真空压力17kpa）减压蒸发脱除乙醇后得到乙醇抽提物，冷藏保存备用。

热水提取物：采用b-811型索氏抽提器以去离子水为溶剂对玉米秸秆进行抽提。提取液经离心、过滤后以 r-200 型旋转蒸发仪（70℃水浴，真空度17kpa）浓缩得热水抽提物，冷藏保存备用。

4. 参考文献

[1]杨海涛,夏青,姚兰. 预处理方法提高木质纤维酶解转化率的研究[j]. 湖北工业大学学报,2015,30(01):85-89 97.

[2]王殿龙,艾平,鄢烈亮,郁亮,晏水平,张衍林. 稀酸稀碱预处理的稻秸两步厌氧发酵性能分析[j]. 农业机械学报,2015,46(02):168-175 180.

[3]罗娟,田宜水,宋成军,齐岳,王骥,赵立欣. 玉米秸秆厌氧产氢工艺参数优化[j]. 农业工程学报,2015,31(02):235-240.

5. 计划与进度安排

1.2022年2月01日--2022年2月10日，确定研究方向，通过大量搜集相关资料，对资料进行归纳、整理、筛选，然后撰写开题报告，并对开题报告进行反复修改。

2.2022年2月11日--2022年3月13日，撰写论文详细写作提纲。围绕论文主题对所搜集的资料进行分析，确定研究重点，构建论文详细写作大纲。

3.2022年3月14日至2022年3月16日，进行调研，搜集所需资料。