1. 研究目的与意义、国内外研究现状(文献综述)
21世纪,资源和环境问题日益严峻,节省资源和开发新型资源则成为了当今解决问题的关键。节约资源需要全体社会的参与,是一项耗时长久且的艰巨任务,故开发新型资源则成为了目前解决资源问题的一种极佳方案。
纤维素是自然界中存在最为广泛的一类碳水化合物,也是地球上最为丰富、最廉价的可再生资源,绝大多数由绿色植物的光合作用合成,据粗略统计,全球每年产生的植物生物量高达1.14×1012t,其中纤维素的含量约占总量的百分之五十,然而这类资源并没有被工业化的合理利用,造成大量的浪费。所以如今加强开发纤维素类资源是一项极有前途的工作。
纤维素物质是一个潜在的物质资源宝库,它是人类未来的能量、食物和化学原料的重要来源。纤维素物质主要由纤维素、半纤维素等多糖成分及木质素组成,它们的大致比例为4:3:3。许多农林废弃物,例如玉米秸秆、麦秆和稻秆等都富含半纤维素物质。木聚糖是半纤维素的重要组成部分,由β-d-木吡喃糖以1→4键连接,占植物细胞干重的35%。一些木聚糖常含有少量其他的糖,如l-阿拉伯糖、d-葡萄糖、d-半乳糖、d-甘露糖、d-葡萄糖醛酸和d-半乳糖醛酸等,它们常以接枝的方式形成支链。木聚糖溶于稀碱中,可与纤维素分开。也是自然界继纤维素之后含量第二的可更新多糖。在阔叶材和一年生禾本科植物中木聚糖占原料干重的20~35%,在针叶材中木聚糖的含量较少,一般为干重的7~10%。
2. 研究的基本内容和问题
技术要求:学会生物质多糖纤维素和糊精的无机酸水解反应操作、产物分析、反应条件优化等。
设计条件:生物质多糖是世界上分布较多的一种可再生资源,利用生物质多糖生产能源或相关化学品目前已得到世界各国的高度重视。本论文利用稀硫酸作为催化剂考察并对比纤维素及糊精的降解,并对其降解机理及产物分布进行研究,通过调节酸浓度、反应温度等,获得纤维素及糊精降解产单糖,呋喃类化合物5-羟甲基糠醛、有机酸(乳酸、乙酰丙酸)的最优反应条件,并对比两种底物产这些平台化合物的优劣。
预期目标:
3. 研究的方法与方案
1.1 实验材料
底物:纤维素、糊精
催化剂:0.5%-2% w/w h2so4
4. 研究创新点
1. yang, f., liu, q., bai, x., du, y., 2011. conversion of biomass into 5-hydroxymethylfurfural using solid acid catalyst. bioresource technology. 102,3424–3429.
2. yan, l., zhang, l., yang, b., 2014.enhancement of total sugar and lignin yields through dissolution of poplar woodby hot water and dilute acid flowthrough pretreatment. biotechnology forbiofuels. 7, 76.
3. yan, l., greenwood, a., hossain, a.,yang, b., 2014. a comprehensive mechanistic kinetic model fordilute acid hydrolysis of switchgrass cellulose to glucose, 5- hmf andlevulinic acid. rsc adv. 4(45), 23492.
5. 研究计划与进展
1、2020年12月28日-2021年3月1日 查阅文献,根据任务书书写开题报告,制定实验方案,翻译外文 文献;
2、2021年3月2日-2021年3月10日 准备纤维素和糊精原材料及催化剂,熟悉反应操作;
3、2021年3月11日-2021年4月22日 纤维素及糊精稀硫酸水解反应,产物分析;
