1. 研究目的与意义
研究目标：
确定不同预处理对稻草化学成分、物理性质的影响
确定预处理稻草不同物理化学性状对纤维素酶吸附及酶解糖化效率的影响
2. 国内外研究现状分析
国内外研究：
目前, 中国批准建设了吉林燃料乙醇、黑龙江华润酒精、河南天冠燃料乙醇和安徽丰原燃料酒精4家定点生产厂。4 家企业以玉米和小麦为主要原料, 2006 年共生产了大约163 万吨乙醇。 十一五期间乙醇汽油的使用, 将从 十五 期间的9 个省市试点转为除西藏、青海、宁夏、山西、甘肃外的全国地区推广。因而, 我国将需要生产燃料乙醇约500 万吨, 有很大的发展空间。但是, 越来越多的人们已经认识到, 随着世界人口的增长, 用淀粉和糖类生产燃料和化工产品的发展将受到很大限制。只有粮食、食糖生产过剩的国家, 才能将大量以粮食和食糖作为原料生产的乙醇用作汽车燃料; 而植物光合作用产物的绝大部分为植的枝、干、叶等木质纤维素类物质, 是纤维素、半纤维素和木素等聚合物的复合物, 其中纤维素和半纤维素都可以被转化成乙醇, 理论得率可以同粮食相仿( 大于400 l t ) 。从总量上看, 纤维素、半纤维素、木素才是世界上存在最广泛的可再生生物质资源。可以利用的纤维类生物质资源很多, 包括各种农业残余物( 玉米秸、麦秸、稻草等) , 林业残余物( 伐
木产生的枝叶、死树、病树等) , 专门栽培的作物( 杂种白杨、甘蔗、甜菜、甜高粱等) 以及各种废弃物( 城市固体垃圾、废纸、甘蔗渣、玉米纤维和造纸废液等) 。目前, 这些资源多半尚未得到充分的开发利用; 有些还造成污染, 如秸秆就地焚烧、农产品加工废物和城市丢弃有机垃圾等。即使像美国那样粮食和土地资源非常丰富的国家, 目前也十分重视利用植物纤维原料生产乙醇的工作[ 1] 。因为, 除了与人争粮的问题之外, 由于粮食生产过程( 机械耕作、使用化肥农药等) 和粮食乙醇转化过程( 输送、蒸煮、蒸馏等) 中都还是需要消耗大量的化石能源( 燃料、电力等) 。粮食乙醇生产的全生命周期评估分析显示, 粮食乙醇生产所形成的净能源产生并不高( 仅为乙醇所含能量的约20% ) 。
3. 研究的基本内容与计划
研究内容
本实验研究了碳酸钠预处理稻草酶水解过程中的纤维素酶吸附，首先采用碳酸钠预处理稻草，Na2CO3预处理在自制101 L电加热油浴锅中进行，每罐装入相当于绝干质量80 g的稻草原料，Na2CO3用量分别为相对于绝干原料的0%、4%、8%、12%、16%和20%，固液比为1:6（w/v）。在80℃下空转预浸30 min后，以2℃/min 的速率分别升温至设定温度，并在设定温度下保温1 h。经Na2SO3预处理的稻草用水充分洗净，以除去残余化学药品和稻草的降解产物，离心脱水后置于密封袋中平衡水分24 h以上，通过测定其质量和水分计算预处理得率。将预处理稻草用双圆盘磨浆机（KRK，磨盘直径300 mm，转速3000 r/min）疏解成浆料，离心脱水后，一部分浆料风干用于化学成分分析，余下的撕碎后平衡水分用于酶水解试验。然后，用于酶解的原料，在4℃和50℃条件下进行48小时酶解处理。处理后，于1/4h，1/2h,1h,2h,4h,8h,12h,24h和48h取样品，置于离心管中，离心，取上层清液，加入考马斯亮蓝，用分光光度计来测定其中的蛋白质含量。通过初期蛋白质的加入量与上层清液中蛋白质含量的差值，可以计算出吸附在水解残留物上的蛋白质的量。通过测定预处理稻草化学成分和比表面积及相应的酶吸附特性，研究木质纤维素酶水解的机理，从而提高酶水解效率和酶的回收利用，从而达到降低酶水解成本和提高农业废弃物的附加值的目的。4. 研究创新点
特色与创新
1 .得到不同结构木质素、不同木质素含量对木质纤维素酶解糖化的影响规律
2 .确定结晶度、比表面积、木质素含量、木质素结构、高聚糖含量对纤维素酶吸附的影响规律。
