1. 研究目的与意义
1.研究背景
乳酸，又名丙醇酸，学名α-羟基丙酸，分子式为c3h6o3，其分子结构中含有一个不对称碳原子，具有旋光性。按其构型及旋光性可分为l-乳酸、d-乳酸和dl-外消旋乳酸3类。l-乳酸的为右旋性,常温常压下纯净的l-乳酸是一种无色、非挥发性的粘性液体，相对密度1.206，能与水完全互溶，l-乳酸分子内含有羟基和羧基,有自动酯化能力，脱水能聚合成聚l-乳酸[1]。乳酸作为添加剂被大量用于食品工业（如酿酒、糖果、糕点、罐头等），而且在医药、印刷、印染、制革和烤烟等方面都有着广泛的应用前景[2]。随着l-乳酸用途的不断扩展，生产规模的扩大和生产成本的降低，市场需求将会迅速增大，并将逐步替代目前生产的低晶位的后面dl-混合乳酸，再加上聚乳酸产业化极有可能在近年内取得突破，其市场潜力无法估量[3]。
生物质指任何形式(除化石燃料及其衍生物)的有机物质，包括农林作物及其残体、水生植物、人畜粪便(动物残体)、城市生活和工业有机废弃物等。生物质资源丰富,目前生物质能消费占总能耗的15 %左右 [4]。由于农业废弃物的蛋白质含量及可降解性低限制了其应用目前用于生产乳酸的原料有很多种包括各种糖类（葡萄糖、蔗糖、乳糖等）或含糖类物质（淀粉类、废糖蜜、小麦、蔗渣、木薯渣等）。而各种糖类的成本较高，人们更期望能使用价格低廉的含糖类物质，目前正在研究用于生产乳酸的原料包括蔗渣、玉米淀粉、木薯淀粉、木质素/半纤维素水解液、棉籽壳、菊芋、玉米芯、玉米杆、甜菜糖蜜、麦麸、黑麦粉、甜高粱、蔗泥、木薯、生淀粉、纤维素、玉米芯水解液和马铃薯淀粉。所以，目前利用生物质制备乳酸具有长远的意义。
2. 国内外研究现状分析
3.1稀酸预处理水解液中发酵抑制物的形成过程
稀酸预处理生物质原料，是指用质量分数小于10 %的硫酸等无机酸为催化剂将纤维素、半纤维素水解成单糖的方法，其反应温度一般为100-200 ℃，压力大于液体饱和蒸汽压。
生物质原料主要由纤维素、半纤维素和木质素三大类物质组成，在稀酸预处理过程中上述物质会发生一系列复杂的物理化学变化，从而产生大量结构复杂的抑制物。其具体产生过程如下：①纤维素。在酸水解过程中，部分纤维素发生水解产生葡萄糖，在酸性条件下葡萄糖可以继续降解生成5-羟甲基糠醛（hmf）、甲酸和乙酰丙酸等物质。②半纤维素。在酸性条件下,90 %以上的半纤维素发生水解反应,产生多种单糖,其中主要是木糖,还有阿拉伯糖、半乳糖等,木糖在酸性条件下进一步降解生成糠醛。③木质素。木质素也发生少量降解,其降解的主要产物为多种单环芳香族类化合物，在这些物质中主要是一些低分子量的酚类物质对发酵有抑制作用[6]。
3. 研究的基本内容与计划
（1）建立实验必须的分析方法。（三素的测定、葡萄糖、木糖、各抑制物浓度的测定、物料衡算、酶活力的测定）
（2）生物稀酸预处理水洗液的抑制物成分分析
（3）凝结芽孢杆菌发酵历程分析（纯木糖，模拟水洗液，水洗液）木糖为100 g/l
4. 研究创新点
结合环境保护,节约粮食及石油资源,应进一步加强由工业、农业、生活中有机废弃物资源化技术制备L-乳酸的研究,尤其是可再生资源的利用。随着发酵研究的深入，一些对发酵有害的抑制物的生成影响了发酵的效率。建立高效、成本低的L-乳酸分析及提纯方法,有利于实现产品的工业化生产。开展乳酸发酵残余物作为饲料及肥料的综合利用研究。稀酸水解虽然得率较低，但含有大量木糖，可生产木糖、木糖醇、酒精等，水解残渣还可用于酶解发酵，与酶水解联合使用有推广价值。
