创新性实验报告论文

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1、稀硫酸预处理玉米秸秆最优条件研究指导老师:王运梁建功李薇实验成员:杨悦应化11012011310200114刘勇杰生科11022011304200212黎庆食工10052010301200632罗轲应化11012011310200122摘要：本研究采用稀硫酸预处理玉米秸秆，通过单因素试验考察了硫酸的质量分数、酶解温度对玉米秸秆预处理效果的影响，结果表明:预处理时间设置在1-7h内时，1h为最佳预处理时间；硫酸质量分数在设置范围0-5.0%时，4%-5.0%为硫酸最佳质量分数，五碳糖、六碳糖等单糖的生成量最大。关键字：生物能源；预处理；玉米秸秆；最优条件引言：现今，燃料乙醇

2、的出现使世界化石能源消耗大国找到了新目标，而纤维素制取乙醇是乙醇来源的节能材料。秸秆作为一种来源广泛、资源丰富的生物质资源，是纤维素乙醇发酵原材料的代表，普遍受到各国的青睐。但由于秸秆预处理技术的不成熟成为了限制秸秆高值化利用的瓶颈。国内外研究者始终没有放弃过这方面的尝试，虽然已取得了很大的进步，但终究还没有实现工业化，打破常规思想、实现质的突破对未来非粮乙醇的应用具有重要的意义。秸秆年产量约占生物质产量的一半以上，秸秆中约70%为碳水化合物（水解后可生成可发酵性糖），20%左右为木素（多种化工产品的原材料）。然而，由于秸秆细胞壁纤维素的丝状结晶结构以及与木素嵌入式的连接

3、，使得秸秆很难被彻底降解利用。我国秸秆利用率只占发达国家利用率的35%左右。怎样对秸秆进行预处理，以较低的成本把它所含的纤维素和半纤维素转化为可发酵性糖，是各国研究的重点。预处理技术成为农作物秸秆转化成还原糖的重要环节。植物秸秆纤维原料由纤维素、半纤维素和木质素组成，若采用纤维素酶水解植物秸秆资源制备乙醇时，纤维素酶只有接触到纤维素底物才能反应，因此，纤维素对纤维素酶的可及度是决定水解速度的关键。秸秆原料中的纤维素由半纤维素和木质素包裹，这造成其难以降解。必须对秸秆原料进行预处理，使纤维素，半纤维素和木质素分离，进而打破纤维素的结晶结构，提高纤维素对酶的可及性，增大纤维素

4、与纤维素酶接触的比表面积，从而使纤维素酶可以有效的酶解纤维素，大大提高秸秆原料的利用率。传统的秸秆预处理方法如酸法、碱法、氧化、氨处理、汽爆等以及这几种方法的结合。一种理想的秸秆组分分离技术应具备以下几个条件：（1）有利于提高水解得糖率，或有利于提高微生物酶解作用后的产糖量；（2）避免或减少水解过程中碳水化合物进一步降解带来的损失；（3）减少抑制性作用的物质产生，避免对随后水解发酵过程产生有害影响；（4）具有经济上的可行性。现对秸秆的预处理主要有两个途径：一是直接将碳水化合物降解成单糖；二是先将秸秆各组分分离，然后酶水解成单糖。第一种途径由于降解条件太强烈，不可避免地带来

5、负面影响（单糖损失严重，秸秆组分利用率低等）。现在国内研究重点主要在开发第二种途径。本文根据第二种途径的思路，分析秸秆降解不同过程和时期的成分，探讨了不同质量浓度的稀硫酸预处理和不同时间的酶降解对玉米秸秆产还原糖生成量的影响，为玉米秸秆的利用提供参考和理论依据。1.材料选取本次试验我们小组选取玉米秸秆为实验材料。玉米作为我国重要粮食作物之一，每年秸秆产量很高，通常大部分秸秆都会在田里被焚烧，这既造成了环境污染，也是对能源的浪费。如果能将这些秸秆收集起来，用于燃料乙醇的制备，既能有效缓解我国的能源危机，又能变废为宝、增加农民收入。在各位老师的指导下，我们小组自行设计实验方案

6、，以研究试验中最佳的预处理的酸浓度和酶解时间。2.实验仪器和试剂100ml容量瓶、大试管、比色管、722型分光光度计、水浴锅、分析天平、250ml圆底烧瓶、砂芯漏斗、标签纸、吸水纸、细口瓶、广口瓶、烘箱、恒温振荡器、2ml移液管、5ml移液管、10ml移液管、试管架、表面皿、玻璃棒、地衣酚固体、95%乙醇溶液、FeCl3、浓盐酸、氢氧化钠、蒽酮、浓硫酸、丙酮。3.标准曲线的绘制3.1木糖工作曲线的绘制实验步骤：配制1mg/mL木糖标准溶液,分别配制成5、10、20、30、40、50ug/mL的浓度，分别取1mL溶液（以1mL蒸馏水为对照），0.3mL地衣酚A试剂，3mL地

7、衣酚B试剂混合后在沸水浴中反应20分钟，冷却后在670nm比色测其吸光度，制作标准曲线。表1木糖工作曲线的溶液编号0123456木糖溶液（ml）01.01.01.01.01.01.0A试剂（ml）0.30.30.30.30.30.30.3B试剂（ml）3.03.03.03.03.03.03.0蒸馏水（ml）1.0000000木糖含量(µg/mL)051020304050吸光度值00.090.1840.3620.5300.7240.8973.2葡萄糖工作曲线的绘制实验步骤：配制1mg/mL的葡萄糖标准溶液，分别取0、0.2、0.