1. 研究目的与意义
随着工业革命的开始，世界各个国家工业化进程的加快，石油、煤炭、天然气等作为不可再生能源，消耗将迅速上升，逐渐走向枯竭；为维持经济、资源、环境的协调、可持续发展，开发和利用生物质能源具有重要的战略意义。燃料乙醇也称生物燃料、燃料酒精，是生物质能源的一种，具有无污染，可再生，易于普及推广，使用安全等优点。因此利用可再生的木质纤维原料生物质，使其通过预处理和酶水解把高聚糖转化成各种单糖，再经过发酵、浓缩成燃料乙醇对解决能源问具有重要的意义。
从木质纤维素制取燃料乙醇主要包括原料预处理、酶水解糖化及酒精发酵三个部分。未经预处理直接酶水解糖得率一般在20%以下，但酶水解速度缓慢、效率不高并受多种因素制约，影响其广泛应用。酶水解工艺中一个重要课题是原料的预处理，因此探求预处理技术与提高酶水解速度和效率成了研究重点。
木质纤维素主要由木质素、纤维素和半纤维素组成，各部分交织在一起形成致密稳定的结构，生产乙醇首先对其进行预处理。预处理的目的主要是通过去除木质素和少量半纤维素，增加纤维素孔隙度的角度来提高纤维素的可及性；同时从降低纤维素结晶度的角度来提高酶水解和糖转化的效率，降低制生物乙醇的成本。很多文献都总结和分析了不同的预处理方法，包括物理法、化学法、物理-化学法以及生物法4类。化学预处理法几乎均采用与化学制浆方法原理进行的。亚硫酸盐法是得率高、成本低的制浆方法，包括酸性亚硫酸盐法、亚硫酸氢盐、中性亚硫酸盐和碱性亚硫酸盐法。这些均可对木质纤维素进行预处理。另外，绿液是碳酸钠和硫化钠的混合物，是一种已经得到证实的预处理方法，也可以有效地提高酶水解糖的效率，然后发酵转化成乙醇。
2. 国内外研究现状分析
世界各国已敏锐意识到,能源问题已经迫在眉睫。众所周知，植物生物质在地球分布广阔，可再生，易获得。在高速增长的经济环境下，能源的可持续发展观，即节约能源，保护环境，提高能源利用率，尽可能的多用洁净能源代替不可再生是我矿物燃料，得到世界各国的广泛认同。从植物生物质出发生产燃料乙醇这一条资源优化利用的可持续发展道路，正日益受到重视。通常情况下木质纤维素生产生物乙醇过程主要有三步组成，预处理目的是破坏木质纤维素的结构，提高原料利用率、酶水解效率和糖转化率；酶水解目的是通过纤维素酶将纤维素降解为葡萄糖；发酵一将葡萄糖代谢为乙醇，通常使用酵母菌。但是其发展仍然受到经济和技术的阻碍。主要研究进展和存在问题：首先原料利用率低。木质纤维素预处理过程中木质素仅仅是作为去除对象，其利用价值尚未开发，不但没有经济效益还造成环境污染，资源浪费。有必要进一步了解木质素结构及特点，尽可能多的利用这类资源。再者，需要能同时有效水解五碳糖和六碳糖的发酵菌种，以更好利用原料。另外，预处理方法有待提高。多年来,研究人员一直寻求低成本、高糖转化率的木质纤维素的预处理方法,但是效果并不理想,概括地说,木质纤维素的预处理方法主要有物理法、化学法、物理-化学法以及生物法4类。其次酶解成本过高一方面，纤维素酶作为一种活性蛋白，容易失活而不能发挥作用；另一方面，酶水解受预处理方法、酶浓度、反应温度、pH 及底物浓度等多因素影响，并且受产物的强烈抑制，要在低酶用量下获得高得糖率，还有一定难度。
木质纤维素的水解糖化是一个复杂的异相生物化学过程，而任何一个反应过程，只有在充分了解其作用机制后才能对其进行有效控制和优化。为了发展植物生物质制造酒精工业,必须从根本上改进、提高生产酒精的生产技术和技术的成熟度,同时降低生产成本。有必要解决以上各方面存在的问题以促进整个植物生物质生产燃料乙醇工程的全球工业化，在及时解决能源问题的同时，保护环境，给全世界人民带来良好的经济效益。就我国而言，生物乙醇技术研究也将在国家的鼓励和资助中迅速发展，跟上世界领先水平，从国际能源发展的机遇和科研热潮中获得尽可能多的收获。
3. 研究的基本内容与计划
（1）研究内容：本实验以杨木为原料，采用绿液、酸性亚硫酸盐法、中性亚硫酸盐分别进行预处理后，比较在不同ph值的酶水解缓冲溶液的条件下杨木浆料的各糖分的转化率，得到不同预处理下纤维素酶水解的最佳ph值。
（2）研究计划
首先用绿液、酸性亚硫酸盐和中性亚硫酸盐处理相同的杨木原料，分析不同预处理前后底物木质素、纤维素、半纤维素、灰分及苯醇提取物含量的变化。分析不同预处理对杨木得率和化学组分的影响。
4. 研究创新点
关于用植物生物质来制造乙醇燃料的研究，预处理和酶水解是关键步骤，世界各国都在尝试从各个提高转化率和减少成本的角度实验来突破经济和技术的阻碍，实现植物生物质生产乙醇燃料的工业化生产。
本实验仅着手于在三种不同预处理条件下纤维素酶水解的最佳ph值研究探索,并作出比较和分析，希望有所新发现和收获，为后续的酶解发酵制取燃料乙醇提供可能的帮助。
