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1、陕西科技大学毕业论文开题报告本 科 生 毕 业论 文开题报告题目：碱性亚硫酸钠法蒸煮对玉米秆纤维素酶水解效率的影响姓 名：韦珍学 号：200901010109指导教师：李新平班 级：轻化091班所在院系：轻工与能源学院开题报告1. 毕业论文题目碱性亚硫酸钠法蒸煮对玉米秆纤维素酶水解效率的影响2. 课题的研究目的、意义及国内外现状随着能源供需矛盾的日益突出和化石燃料对环境的污染日益严重，开发可再生清洁能源迫在眉睫。许多国家都在积极探索和深入研究新能源，而生物质能一直是人类赖以生存的重要能源，在整个能源系统中占有相当重要的地位。我国的生物质原料十分丰富，年产量约11145亿吨，仅生物秸秆就可达7亿
2、多吨,其中玉米秸秆约占35%，为我国解决能源和环境问题提供了巨大的资源。生物乙醇以其独特的环境友好性和可再生性，越来越受到研究人员的重视，因此以木质纤维为主要原料的第二代生物乙醇正逐渐成为世界各国的研究热点。作为一种农业废弃物的玉米秆是可再生的天然资源，来源广泛，产量大。目前其有效利用率低，主要的利用方式有：秸秆作为低级燃料，腐化为肥，过腹还田等。但是，通过技术方法将其转化为葡萄糖，继而进一步发酵生产乙醇、丙酮、糠醛、乳酸等化工原料，这些可再生资源是我们解决未来能源和资源问题的重要途径之一，对国民经济的发展、清洁生产以及生态环境的保护，都是可行的和必要的。因此利用玉米秆生产生物乙醇具有广阔的产
3、业化前景。矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。玉米秸秆主要由植物细胞壁组成，细胞壁基本组成是纤维素、半纤维素、木质素。纤维素和半纤维素被木质素层层包裹。纤维素是由葡萄糖单体以糖苷键连接而成的直链多糖；半纤维素主要是由木糖以及少量阿拉伯糖、半乳糖、甘露糖组成；而木质素是以苯丙烷及其衍生物为基本单位构成的高分子芳香族化合物。由于玉米秸秆的复杂结构，因此玉米秸秆酶水解的过程相当困难。近年来酶水解工艺发展迅速,但由于天然纤维素结构复杂的特性,降低了纤维素酶系与纤维素的有效接触，增加了酶解的难度，因此需要在酶水解之前进行必要的预处理, 以改变天然纤维素的结构,降低结晶度,脱去木质素，从而提高酶解效率。预处理效果的优劣
4、直接影响酶水解的产率大小和燃料乙醇生产成本的高低，国内外对此已有很多报道。目前所研究的木质纤维原料生产生物乙醇的预处理方法主要有稀酸法、蒸汽爆破法和有机溶剂法等，这些预处理技术中除了有机溶剂法之外,大部分酶水解转化率较低，导致最终的乙醇产率低；还有对生产设备的要求高，或者需要耐酸腐蚀的材料，或者设备投资大，或者难以实现大规模生产。由于我们已经学习了制浆造纸工艺，掌握了很多蒸煮脱木素的方法，根据国内外许多研究可知玉米秆酶水解之所以效率低主要原因是木素结构复杂。因此我们可以将化学蒸煮作为玉米秆酶水解之前的一步预处理。由玉米秆生产乙醇主要包括3大步骤：预处理、酶水解和发酵。聞創沟燴鐺險爱氇谴净。本课
5、题主要采用碱性亚硫酸钠法蒸煮玉米秆的预处理方法，通过控制预处理工艺条件（例如温度、反应时间、化学品的用量等），获得具有不同含量的半纤维素或木素的原料样本。研究原料中半纤维素和木素含量对酶水解效率的影响，以提高纤维素酶水解的效率，从而有效提高秸秆的利用率；解决能源危机和粮食短缺等问题；开发新能源、保护环境。 残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟。3. 研究内容和方法3.1基本原理1) 纤维素（底物）+ 纤维素酶（纤维素内切酶和外切酶，以及-葡萄糖苷酶）酶水解）葡萄糖（单糖，具有还原性）（发酵）乙醇。2) 植物纤维原料中的木素和半纤维素会阻碍纤维素酶进入到纤维细胞壁内部，木素和半纤维素还会吸附纤维素酶，从而不利于
6、酶水解的进行。酽锕极額閉镇桧猪訣锥。3) 植物纤维原料经过化学处理后，可以改变原料中木素和半纤维素的含量、结构和性能，从而减少木素和半纤维素对纤维素酶水解的不利影响。彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑。3.2 研究内容：1) 碱性亚硫酸钠法蒸煮对玉米秸化学组分的影响。2) 玉米秸化学组分对其纤维素酶水解效率的影响。4. 研究方案4.1实验原料玉米秆4.2实验设备植物粉碎机、电热蒸煮锅、天平、恒温水浴锅、分光光度计等。4.3 实验药品无水亚硫酸钠、NaOH、亚氯酸钠、浓硫酸、盐酸、醋酸苯胺、溴酸钠-溴化钠、钼酸铵、碘化钾、硫代硫酸钠、诺维信复合纤维素酶(Celluclast 1.5L)、诺维信纤维素二糖酶(N
7、ovozyme188)、醋酸、醋酸钠、柠檬酸钠、磷酸二氢钾、3,5-二硝基水杨酸、四水酒石酸钾钠、苯酚等。謀荞抟箧飆鐸怼类蒋薔。4.4实验方案a. 通过改变碱性亚硫酸钠法蒸煮条件来获得具有不同半纤维素和木素含量的玉米秆原料（底物）。空白对照样反应条件1（目标脱木素30%）反应条件2（目标脱木素50% ）反应条件3（目标脱木素70%）反应条件4（目标脱木素90%） KK1K2K3K4b. 分析不同底物的化学组分，如综纤维素、木素、多戊糖、磺酸基含量。c. 在相同酶水解条件下，对底物进行纤维素酶水解，测定酶水解的效率（通过测定水解液中还原糖的浓度）。d. 分析底物的化学组分和磺酸基含量对酶水解效率
8、的影响。e. 空白对照样的制备、分析及纤维素酶水解。玉米秆平衡水分测玉米秆水分称500g玉米秆用植物粉碎机粉碎玉米秆用40目和60目筛筛分粉碎后的玉米秆粉筛分成大于40目，40-60目之间，小于60目的玉米秆粉，分别保存于密封的塑料袋中，平衡并测定水分用过40目留于60目的玉米秆粉测定综纤维素、木素和多戊糖，测定磺酸基含量用纤维素酶水解过40目留于60目上的玉米秆粉72小时测定酶水解液中的还原糖浓度（分光光度计法）。厦礴恳蹒骈時盡继價骚。f. 碱性亚硫酸钠法蒸煮后样品的制备、分析及纤维素酶水解。玉米秆粉平衡水分测玉米秆水分分装玉米秆，每份700-1000g配蒸煮用化学药品用电热蒸煮锅蒸煮玉米秆
9、洗净浆料平衡水分，并测水分计算得率风干浆料用植物粉碎机粉碎浆料用40目和60目筛筛分粉碎后的玉米秆粉筛分成大于40目，40-60目之间，小于60目的玉米秆粉，分别保存于密封的塑料袋中，平衡并测定水分用过40目留于60目上的麦草粉测定综纤维素、木素和多戊糖，测定磺酸基含量用纤维素酶水解过40目留于60目上的玉米秆粉72小时测定水解液中的还原糖浓度（分光光度计法）。茕桢广鳓鯡选块网羈泪。5. 创新点对玉米秆进行化学预处理，通过控制化学预处理的条件，制备出具有不同木素、半纤维素和磺酸基含量的底物样品，从而探索木素、半纤维素和磺酸基含量对玉米秆纤维素酶水解效率的影响规律。鹅娅尽損鹌惨歷茏鴛賴。6. 实
10、验进度安排及完成的相关任务（以教学周为单位）周 次设计（论文）任务及要求12毕业实习3查阅文献资料、制定实验方案、撰写开题报告4开题报告答辩，准备实验材料、仪器、试剂512进行试验、记录相关实验数据1314整理数据、撰写并修改论文16完善并提交论文，完成毕业论文答辩参考文献1黄干强, 施彭文. 稻草原料蒸煮脱木素反应历程和动力学的研究. 广东造纸, 1985, 4: 1-122隆言泉, 石淑兰, 胡惠仁, 魏德津. 荻在不同亚硫酸盐法蒸煮中反应历程的比较. 天津造纸, 1983, 3: 1-213隆言泉, 石淑兰, 胡惠仁, 魏德津. 荻在硫酸盐法和亚硫酸盐法蒸煮中反应历程的比较第一部分 脱木
11、素的比较. 中国造纸, 1984, 4: 3-124隆言泉, 石淑兰, 胡惠仁, 魏德津. 荻在硫酸盐法和亚硫酸盐法蒸煮中反应历程的比较第二部分 碳水化合物溶出及纸浆得率的比较. 中国造纸, 1984, 5: 3-85曹光锐, 张志芬, 劳嘉葆. 麦草硫酸盐蒸煮反应历程及蒸煮动力学. 中国造纸, 1983, 6: 1-96Jin Guang-fan, Zhang Yi. Effect of residual lignin in alkali pulps on enzymatic hydrolysis of cellulose. 陕西科技大学学报201129(1): 16-197杨甲一, 王高升
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