芒草半纤维素及木糖的提取工艺研究与分析开题报告

 2020-02-10 10:02
1.目的及意义(含国内外的研究现状分析)



二十一世纪,人类的能源需耗不断升高,随着煤、石油等不可再生资源的消耗及其带来的环境污染的不断加重,寻找各类可代替的绿色能源成为当下人类不得不解决的问题。地球环境问题的日益严重,也让人们不得不更加重视对森林的保护,寻找可替代的造纸原料也将是造纸行业的一个新的发展方向。芒草,禾本科多年生草本植物,纤维素和半纤维素含量高、灰分低、热值高、生存适应力强,作为生物质能源由于自身优势明显而备受青睐。

低聚木糖因具有独特的生理功能而成为一种重要的功能性食品,已引起全世界的广泛关注。各项研究表明,低聚木糖除了具有低热、稳定、安全、无毒等良好的理化特性外,还有促进肠道内有益菌的繁殖、抑制有害菌生长的独特生理功能。芒草中含有丰富的半纤维素,故而也含较为丰富的低聚木糖,研究优化从芒草中提取木糖的工艺是对绿色能源植物芒草的综合利用的进一步的拓展。

二十世纪八十年代,欧美数个国家已经开始将多年生草本作物作为能源植物进行研究开发利用。1983 年,丹麦建立全球首个芒草试验基地;1989年,欧洲 JOULE 项目启动,在丹麦、德国、英国和爱尔兰开始研究奇岗(Miscanthus × giganteus)的生物质潜力 ;1993 年,AIR项目的资助下,奇岗的田间试验延伸到南欧地区;1997年,在 FAIR 计划资助下开始了在全欧洲培育芒草杂交新品系、发展芒草育种技术和筛选不同基因型芒草的项目,结果表明希腊北部地区的奇岗年产量最高,定植两年后即可达 44 t/hm2;1984 年,美国正式开始了草本能源作物研究计划,通过5年的实验筛选和对35种草本植物(未含芒草)的对比分析,得出结果认为柳枝稷(Panicum virgatum L.)具有很大的生物质潜力。之后几年,美国伊利诺伊州的研究人员经过试验发现,芒草产量相比柳枝稷更高,是更合适的生物质能源作物。芒草(奇岗)可以在不施肥的条件下达到 30 t/hm2的产量,如果对其进行一定的优化改良,在美国 9.3%的农田上种植芒草便可以产出3.5 × 1010加仑乙醇,可以代替美国2008年汽油用量的 20%,减少30%的CO2排放[10]

植物纤维素、半纤维素等各成分的研究的基础都是对各类成分的结构分析,通过测定各种能源原料里纤维素、半纤维素等成分的含量、以确定其可利用价值。天然木质纤维素是由纤维素、半纤维素和木质素组成。

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