1. 研究目的与意义
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。
玉米秸秆中含有大量的纤维素和其他天然高分子物质，是一种具有极高使用价值的绿色生物质原料。从玉米秸秆中提取纤维素，可以替代石化原料，促进资源的可持续发展。纤维素酶能将秸秆中的主要成分纤维素水解成还原糖，是一种重要的生化原料，可用于发酵、食品加工和合成等许多行业。
2. 研究内容和预期目标
技术要求：学会纤维素酶水解秸秆衍生纤维素反应操作、产物分析等
设计条件：纤维素是世界上分布较多的一种可再生资源，利用纤维素生产能源或相关化学品目前已得到世界各国的高度重视。其中糖是纤维素的重要水解产物，可通过酶水解降解产葡萄糖、寡糖等产物。本研究通过考察纤维素酶催化水解纤维素时温度和ph对酶水解纤维素的影响，获得最利于总糖、葡萄糖、寡糖生产的反应条件。
工作要求：分析不同反应参数纤维素酶对秸秆中葡萄糖和寡糖的降解影响，获得有利于产糖的反应条件。
3. 研究的方法与步骤
研究方法
1．实验材料
底物：纤维素水解液
催化剂：纤维素酶a、纤维素酶b
反应器：恒温摇床，锥形瓶
溶剂：去离子水/蒸馏水（ph可通过乙酸调节）
2.实验步骤
2.1最适反应ph条件
2.1.1取蒸馏水280mL，分成四份每份70毫升，然后分别用底浓度乙酸和0.1M的氢氧化钠调节pH至4、5、6、7，放入锥形瓶中。均加入0.7g的纤维素和1.3g的纤维素酶a，用保鲜膜封口，放入摇床搅拌反应，设定温度50℃，转速 150rpm，在72h时取样，然后过滤（0.22um微滤膜）。用高效液相色谱(HPLC)分析滤液中的葡萄糖。
2.1.2取蒸馏水280mL，分成四份每份70毫升，然后分别用底浓度乙酸和0.1M的氢氧化钠调节pH至4、5、6、7，放入锥形瓶中。均加入0.7g的纤维素和1.3g的纤维素酶b，用保鲜膜封口，放入摇床搅拌反应，设定温度50℃，转速 150rpm，在24h时取样，然后过滤（0.22um微滤膜）取样。剩余滤液配制成含4%的硫酸溶液，随后在121°C高压灭菌锅中反应1小时，反应后用碳酸钙缓缓加入溶液中和。中和后液体先初步过滤再使用注射器过滤（0.22um微滤膜）取样。用高效液相色谱(HPLC)分析滤液中的葡萄糖。
2.2最适反应温度条件
2.2.1取蒸馏水280mL，分成四份每份70毫升，然后分别用底浓度乙酸和0.1M的氢氧化钠调节pH至5，放入锥形瓶中，加入0.7g的纤维素和1.3g的纤维素酶a，用保鲜膜封口，放入摇床搅拌反应。分批设定温度为40℃、50℃和60℃，转速 150rpm，在72h时取样，然后过滤（0.22um微滤膜）。用高效液相色谱(HPLC)分析滤液中的葡萄糖。
2.2.2取蒸馏水280mL，分成四份每份70毫升，然后分别用底浓度乙酸和0.1M的氢氧化钠调节pH至5，放入锥形瓶中。均加入0.7g的纤维素和1.3g的纤维素酶b，用保鲜膜封口，放入摇床搅拌反应，分批设定温度为40℃、50℃和60℃，转速 150rpm，在24h时取样，然后过滤（0.22um微滤膜）取样。剩余滤液配制成含4%的硫酸溶液，随后在121°C高压灭菌锅中反应1小时，反应后用碳酸钙缓缓加入溶液中和。中和后液体先初步过滤再使用注射器过滤（0.22um微滤膜）取样。用高效液相色谱(HPLC)分析滤液中的葡萄糖。
| 序号 | Ph | 温度 | 酶品种 | 反应时间 |
| 1 | 4 | 50 | 纤维素酶a | 72h |
| 2 | 4 | 50 | 纤维素酶b | 24h |
| 3 | 5 | 50 | 纤维素酶a | 72h |
| 4 | 5 | 50 | 纤维素酶b | 24h |
| 5 | 6 | 50 | 纤维素酶a | 72h |
| 6 | 6 | 50 | 纤维素酶b | 24h |
| 7 | 7 | 50 | 纤维素酶a | 72h |
| 序号 | Ph | 温度 | 酶品种 | 反应时间 |
| 1 | 5 | 40 | 纤维素酶a | 72h |
| 2 | 5 | 40 | 纤维素酶b | 24h |
| 3 | 5 | 50 | 纤维素酶a | 72h |
| 4 | 5 | 50 | 纤维素酶b | 24h |
| 5 | 5 | 60 | 纤维素酶a | 72h |
| 6 | 5 | 60 | 纤维素酶b | 24h |
3．产物分析
3.1利用高效液相色谱进行分析
色谱柱：PrevailcarbohydrateEScolumn(250×4.6mm)
检测器：蒸发光散射检测器(ELSD)
流动相：去离子水 乙腈
4．结果讨论
4.1 温度对纤维素酶水解纤维素的影响
4.2 PH对纤维素酶水解纤维素的影响
4.3 纤维素制备总糖反应参数分析
4.4.纤维素制备单糖反应参数分析
4.5 纤维素制备寡糖反应参数分析
4. 参考文献
[1]陈洪章，王岚.2008.生物基产品制备关键过程及其生态产业链集成的研究进展.过程工程学 报，8（4）：676-681.
[2]wang, z., feng, h., 2010. fractal kinetic analysis of the enzymatic saccharification of cellulose under different conditions. bioresource technology. 101, 7995–8000.
[3]曲音波. 木质纤维素降解酶系的基础和技术研究进展[j]. 山东大学学报理学版, 2011, 46(10):160-170.
5. 计划与进度安排
1、2022年12月28日-2022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、2022年3月2日-2022年3月10日 准备纤维素原料及酶，熟悉反应操作；
3、2022年3月11日-2022年4月22日 酶水解纤维素原料及相应产物分析；
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