1. 研究目的与意义
21世纪人类社会面临的资源短缺的问题愈发严重。因此可再生的新能源显得尤为重要。本项研究致力于对新能源之一生物乙醇的完善。
传统地生产乙醇的方法有两种：一、乙烯水化法，该种方法仍是利用石油裂解产物乙烯气体经催化生成产物乙醇，某种意义上讲，仍旧没有脱离对传统化石燃料的依赖，因此，可研究性并不高。二、发酵法，发酵法是以谷物粮食等为原料，利用微生物发酵转化，最终生成乙醇的一种生产方法。以这种方法生产的乙醇被称作第一代生物乙醇。这种方法的一个弊端就是原料的来源问题，全世界（特别是南非地区）粮食危机依然成为威胁世界安全的重要因素之一，这种生产方法的缺点无疑更加突出。
人们发现微生物可以将木质纤维素转化成可供自身生长消耗的单糖，由此，人们想通过提取微生物分泌出来的酶来酶解木质纤维原料，最后再经过单糖发酵成生物乙醇。然而，酶解法以其自身的条件限制，并不能应用于大规模的工业生产，一是由于酶的成本太高，需要的投资较大；二、木质纤维素的单糖转化效率不高，很容易造成原材料的大量浪费，而在将木质材料中的糖转化为单糖的过程中，我们发现以往的研究生产大都用纤维素酶木聚糖酶对木材原料进行水解，以致于针叶材中可能为低聚糖的甘露糖不能得以转化为单糖用于发酵生物乙醇。从理想状态下的原料利用来讲，这是一种缺失和浪费。因此本次实验将在原有化学法预处理方法上，研究加入甘露糖酶对针叶木浆料主要化学组分含量及水解糖化性能的影响。提高针叶木浆料酶水解糖化效率的途径，并对过程进行优化，提出合适的工艺条件，为用针叶木浆料制备生物乙醇提供生产依据，提高原料中转化为单糖的转化率。本文正是基于这一现状，对关于如何提高木质纤维原料的糖化效率进行研究，拟通过优化甘露糖酶和传统CTec2酶复配方式和优化青霉产甘露糖酶条件，来达到降低酶制剂成本，提高糖化效率，为第二代生物乙醇的大规模生产提供理论依据的目的.2. 国内外研究现状分析
木质纤维素制备生物乙醇的基本工艺可以分为预处理、水解、发酵和纯化等四部分。预处理的目的是去除阻碍糖化和发酵的生物质内在结构,粉碎木质素对纤维素的保护,瓦解纤维素的晶体结构,使之与生物酶充分接触,取得良好的水解效果。评估预处理方法的有效性有以下几个标准:预处理工艺前无须对原料进行粉碎处理;可以保留半纤维素中的戊糖结构;有效限制对发酵过程具有抑制作用的物质产生;能源消耗低等。水解过程是利用酸或酶水解聚合物,使之成为可溶性的单糖。目前,酶水解以其较高的转化率(接近理论值),被认为是最具商业前景的水解方法。发酵过程:对水解产物(五碳糖和六碳糖)进行发酵,获得乙醇。纯化处理:通过蒸馏、过滤等手段,获得纯净的乙醇。
研究发现，针叶木材半纤维素中含大量葡甘聚糖，在经过预处理后的火炬松酶解液中，分析含有大量的并未被酶解的甘露聚糖。基于这种现状，提出用甘露糖酶和ctec2复配酶对预处理过的浆料进行酶解，以期提高糖转化率，为生物乙醇的工业化生产提供依据。
目前，美国以玉米为原料的生物乙醇产量已达到50亿加仑，预计2010年以前将达到100亿加仑。巴西到2010年，乙醇的产量将增长 40%，从目前的147 亿升增加 233 亿升，现在，巴西已经是乙醇生产和出口第一大国，占全球乙醇总产量（约 400 亿升）的三分之一，占全球乙醇贸易量（约 40 亿升）的50%。我国对乙醇燃料的开发也很重视，按照生物燃料乙醇十五发展专项规划，建设了 4 个生物燃料乙醇生产试点项目。截至 2006 年，已形成年生产能力 102 万吨，其中，黑龙江华润酒精有限公司 10 万吨/年，吉林燃料乙醇有限公司 30万吨/年，河南天冠燃料乙醇有限公司 30 万吨/年，安徽丰原生化股份有限公司 32 万吨/年。上述四个企业已累计生产生物燃料乙醇120多万吨。2004年2月，经国务院批准在黑龙江、吉林、辽宁、河南、安徽 5 个省及河北、山东、江苏、湖北4省的 27 个地市开展车用乙醇汽油扩大试点工作。国家发改委报告称我国生物乙醇汽油的消费量占全国汽油消费量的 20%，已成为继巴西、美国之后的第三大生物燃料乙醇生产国和使用国。
3. 研究的基本内容与计划
1. 甘露糖酶的培养
培养液的制备及培养条件：
(nh4)so41.4g
4. 研究创新点
1. 采用甘露糖酶进行水解。在以往的研究生产中，多以纤维素酶半纤维素酶对木材原料进行水解。本次实验我们添加甘露糖酶来验证此法能否有效提高木材原料中糖的转化率。
2. 绿液法预处理。对针叶木原料进行绿叶发预处理。煮浆是为了去掉一部分的木素，保留本实验需要的纤维素及半纤维素。设定这个工艺条件的目的是蒸煮环境不要过强，尽量保留半纤维素。
