摘 要

在我国每年大量的农业生产中，每年会产生上亿吨的废弃麦秸秆，同时废弃麦秸秆常采用焚烧的方式进行处理。由于对环境造成大量污染也会减小它的附加利用空间，因此麦秸秆的处置与再生利用成为研究的重点，麦秸秆高浓酶解制糖的研究目的就是通过酶解使麦秸秆转化为糖用于生产乙醇、化工醇等工业产品。本课题的目的的就是通过对麦秸秆进行碱螺杆预处理后，研究不同的酶在不同的环境下进行酶解实验后的糖含量，分析数据得出不同条件下的得糖率，选择出最优的酶解条件，优化工业生产中酶解条件，提高产率，使生产中的得糖率得到有效提高。

关键词：麦秸秆处理 酶解制糖 得糖率 酶解条件

Study on the Preparation of Sugar Based on High Concentration of Wheat Straw

Abstract

In the large amount of agricultural production in China every year, hundreds of millions of tons of waste wheat straw are produced every year, and the waste wheat straw is often treated by incineration. Because of the large amount of pollution to the environment, it will reduce its additional utilization space. Therefore, the disposal and recycling of wheat straw has become the focus of research. The research purpose of high-concentration and hydrolysis of wheat straw is to convert wheat straw into sugar by enzymatic hydrolysis. Used in the production of industrial products such as ethanol and chemical alcohol. The purpose of this project is to study the sugar content of different enzymes in different environments after the alkali screw pretreatment of wheat straw, and analyze the data to obtain the sugar yield under different conditions. Excellent enzymatic hydrolysis conditions, optimize enzymatic hydrolysis conditions in industrial production, increase yield, and effectively increase the sugar yield in production.

Key Words: Wheat straw treatment, high concentration, enzymatic hydrolysis, sugar yield, enzymatic hydrolysis

目录

摘 要 I

ABSTRACT II

第一章 文献综述 1

1.1研究背景 1

1.2木质纤维素简介 1

1.3木质纤维素的预处理 2

1.4麦秸秆高浓酶解制糖研究路线 3

1.5本课题的研究意义 4

第二章 麦秸秆预处理及酶解糖化研究 5

2.1引言 5

2.2 实验材料与方法 5

2.2.1 实验材料 5

2.2.2 实验仪器 6

2.2.3 实验方法 7

第三章 实验结果与讨论 9

3.1麦秸秆预处理及分析表征 9

3.2不同酶用量和不同固含条件下麦秸秆的酶解 11

3.2.1 不同固含下酶用量优化 11

3.2.2木聚糖酶协同纤维素酶酶解实验 12

3.2.3游离木质素对酶解制糖的影响 12

第四章 结论与展望 13

4.1结论 14

4.2展望 14

参 考 文 献 16

致 谢 19

第一章 文献综述

1.1研究背景

随着地球上不可逆的化石燃料的大量使用与消耗，以及化石燃料在人类生产过程中的大量依赖，温室效应逐渐恶化与能源资源的日益短缺的问题严峻起来并成为迫在眉睫亟需努力解决的问题^[1]。因此不断开发与大力推广使用可再生能源技术已成为许多国家重要的能源发展战略，以此来减少对化石能源的依赖和温室气体的排放^[2,3]。而以麦秸秆为原料生产乙醇、化工醇等工业产品对解决目前日渐严峻的能源枯竭和环境恶化问题有着极其重大的意义。近年来，基于麦秸秆高浓酶解制糖技术（Study on the Preparation of Sugar Based on High Concentration of Wheat Straw）的发展在环境保护领域和能源资源再利用方面等各个领域受到了广泛的关注^[4,5]。

麦秸是全世界小麦栽培生产的副产品。只有少量的麦秸被用作牲畜饲料，农家肥料和燃料，而很大一部分的小麦秸秆直接场上被丢弃或焚烧，导致燃料资源的浪费以及环境污染^[6,7]。广泛的研究已经进行了扩展使用的小麦秸秆和增加其附加价值。例如，小麦秸秆可以被水解成还原糖,随后可以发酵的目标产品；例如，乙醇或其他化工产品通过合适的微生物进行发酵生产^[8]。本研究的主要目的是研究改变预处理条件和酶解环境条件，并确定最优条件处理小麦秸秆的酶解。

1.2木质纤维素简介

天然木质纤维素是自然界数量最庞大的可循环利用的有机物质。森林和大海有着极为庞大和多种多样的生物质能，和新的生物质不断通过光合作用生成。据统计，每年陆地大约新产生1.8×10¹¹吨生物质，海洋新产生4.0×10⁷吨海洋。自然界的木质纤维素通过微生物分解，最终转化成二氧化碳和水。它是一个生态系统碳循环的重要组成部分，以人类从自然资源利用的观点出发，无疑是一个巨大的浪费^[9]。

中国拥有丰富的自然木质纤维素，根据2001年的统计数据，中国的农作物秸秆资源达到7×10⁸吨，年度资源约为1.36×10⁸吨干人类和动物粪便存在，约为3.7×10⁵吨产生密集的牲畜和家禽。 稻草、秸秆和小麦秸秆在中国是主要的秸秆资源,约占总额的75.6%稻草。 稻草占总产草量的29.93%,其次是玉米杆,占27.39%; 小麦秸秆产量位居第三,占18.31%。 其他秸秆材料包括豆类、马铃薯幼苗,油作物秸秆,占5.06,3.47和7.99%,分别。 近年来,随着调整作物结构、经济作物残留的比例总产草量显著增加^[10]。 此外,天然纤维素原料林业副产品、城市垃圾、工业废弃物也相当大。