麦草茎秆和叶子木质素结构特性的比较开题报告

1. 研究目的与意义

石油、煤炭、天然气等不可再生能源正随着社会经济的发展走向枯竭，能源危机和环境污染已成为现代社会面临的两大挑战，寻找可再生能源作为日益枯竭的化石燃料的替代品已迫在眉睫，其中，生物质能源的开发和利用正逐渐被人们所重视。20世纪70年代以来，木质纤维原料具有资源丰富和可再生的特点，被公认为最具应用前景的可再生的绿色能源之一。

国内外对木材和其他木质纤维资源的高效加工利用开展了大量的研究开发工作，并取得了一系列的重要成果。植物纤维原料通过化学、生物等处理将高聚糖（纤维素和半纤维素）转化成单糖，并进一步加工处理生产各类产品，是生物质加工利用的重要途径。例如，采用热转化、生物转化等方法，可将其转化为生物柴油、燃料乙醇等燃料以替代化石燃料。

我国非木材纤维原料丰富，特别是稻麦草等禾本科纤维原料，成本低，来源丰富，可作为生物质精炼的廉价原料。为更好的利用这些原料，需要对其物理化学性质进行系统的分析研究。麦草是最重要的禾草纤维原料之一，其细胞壁结构主要由纤维素、半纤维素和木质素组成，对碳水化合物特别是纤维素的研究利用已相当广泛，但对木质素的开发与利用却相对较少。木质素作为植物细胞壁的重要组分之一，其结构特性对木质纤维原料的物化性能、生物转化、加工利用等均有重要的影响，因此对它的研究具有重要的意义。

2. 国内外研究现状分析

见附件

木质素是构成植物细胞壁的三大主要成分之一，广泛存在于高等植物中，是仅次于纤维素的、最丰富的天然高分子化合物。木质素是由苯丙烷单元通过醚键和碳碳键连接而成，具有三度空间结构的复杂的高聚物。木质素和半纤维素在一起，填充在细胞壁的微纤丝之间，同时存在于胞间层。自19世纪30年代，科学家对木质素进行了大量的研究分析。包括分离方法、结构分析、物理化学性能、酶吸附的研究，随着化学品的发展与更新，许多方法经过改进，衍生出许多符合操作条件、降低成本要求的研究方法。

3. 研究的基本内容与计划

本研究拟从麦草茎秆和叶鞘中分别分离制备纤维素酶解木质素（CEL），利用化学降解、波谱分析和分子量测定等手段，比较其化学构造特性，并运用（耗散石英晶体微分析天平，QCM-D）测定两种木质素对纤维素酶的吸附与解吸特性，分析其对原料酶水解的影响

4. 研究创新点

1、木质素反应能力与其超分子立体结构有关，但其在不同状态下和不同介质中以及不同化学反应前后的结构与性质还不清楚，对这方面的研究也很少。本课题从麦草的茎、鞘两种不同部位出发，为研究木质素的结构性质提供了一种较好的参考。

2、本课题研究麦草不同部位木质素结构对酶吸附及解吸的影响，这是前人研究较少的。通过比较不同部位木质素结构的差异性，探讨其对酶吸附的影响，为研究木质纤维素酶水解性能提供依据。

3、本课题可为研究木材及其他禾本科植物的木质素提供理论依据，同时也为研究木质素结构对酶水解影响提供一定的依据。