5-羥甲基糠醛（5-HMF）是一種應(yīng)用廣泛的精細化工原料,可直接由農(nóng)作物秸稈中的纖維素催化轉(zhuǎn)化生成。玉米秸稈作為北方地區(qū)的一種典型農(nóng)業(yè)廢棄物,目前仍處于高污染、低產(chǎn)能的狀態(tài),其可高值化利用的獨特優(yōu)勢尚未被高效利用。因此,開發(fā)高效環(huán)保、高附加值的實用技術(shù)將玉米秸稈催化制備成5-HMF對實現(xiàn)生物質(zhì)資源高值化利用具有一定意義。為了減弱木質(zhì)素的天然屏障作用,通過不同芬頓反應(yīng)對玉米秸稈進行預處理以促進纖維素的高值化利用。首先,采用低濃度過氧化氫的芬頓試劑對玉米秸稈進行預處理增強其酶解后的還原糖產(chǎn)量。其次,采用Fe²⁺以直接投入和連續(xù)投放兩種方式激發(fā)芬頓反應(yīng)預處理玉米秸稈。同時結(jié)合傅里葉紅外光譜（FTIR）、掃描電鏡（SEM）、X-射線衍射（XRD）、熱重分析（TG）等表征手段對處理前后的秸稈特征性質(zhì)進行分析。低過氧化氫濃度試驗最優(yōu)結(jié)果為采用0.2 mol·L^-1Fe²⁺、0.2%H₂O₂組合處理玉米秸稈24 h,經(jīng)過10 FPU/g纖維素酶處理72 h后秸稈酶解液中還原糖的濃度是未處理秸... 

【文章來源】：沈陽農(nóng)業(yè)大學遼寧省

【文章頁數(shù)】：71 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

全世界秸稈利用情況（劉興博等，2007）

第一章緒論2稈的產(chǎn)量逐年增加，但是由于生活方式和消費觀念的影響，過去幾十年來，大量的農(nóng)作物秸稈被焚燒或隨意丟棄，造成了嚴重的環(huán)境污染和資源浪費問題，甚至帶來了很多安全隱患（靳貞來等，2015）。2015年，我國農(nóng)作物秸稈的可收集資源量約為9億噸，綜合利用率達到了80%，具體的利用情況如圖2所示（梁武等，2017）。2016年我國的農(nóng)作物秸稈年總產(chǎn)量約10億噸（石祖梁，2017）。其中，三大主糧作物玉米、水稻和小麥的秸稈量占據(jù)總量的83.51%，玉米秸稈的產(chǎn)量占據(jù)總秸稈產(chǎn)量的41.92%（石祖梁，2019）。近年來，我國政府日漸重視農(nóng)作物秸稈的綜合利用問題，針對秸稈綜合利用提出了肥料化、飼料化、燃料化、基料化、原料化的“五化”方法，很大程度上提升了農(nóng)村的生活環(huán)境和經(jīng)濟效益。但是仍然存在區(qū)域性、季節(jié)性、結(jié)構(gòu)性過�，F(xiàn)象，大面積焚燒和肆意堆砌現(xiàn)象仍然存在（石祖梁，2018）。盡管秸稈的綜合利用率在逐步提高，但收集成本高、現(xiàn)有開發(fā)利用技術(shù)附加值低，制約其綜合利用難以產(chǎn)業(yè)化。因此，我們急需尋找打破生物質(zhì)利用瓶頸、簡化生物質(zhì)高值化利用的方法，提高農(nóng)作物秸稈的價值，對于改善農(nóng)村環(huán)境、促進農(nóng)民增收、增強人民福祉都具有重大現(xiàn)實意義。圖1全世界秸稈利用情況（劉興博等，2007）Fig.1WorldwideUtilizationofCropStraws（LiuXingboetal.,2007）圖22015年我國農(nóng)作物秸稈的使用情況（梁武等，2017）Fig.2ChinaUtilizationofCropStrawsin2015（LiangWuetal.,2017）

沈陽農(nóng)業(yè)大學碩士學位論文31.1.2木質(zhì)纖維素主要組分的含量和結(jié)構(gòu)特性木質(zhì)纖維素是由多種大分子有機物組合成的復雜化合物，主要的化學成分有纖維素、半纖維素、木質(zhì)素及少許提取物（李永蓮等，2013）。所謂的“提取物”只占少量部分，指能夠在水或有機溶劑中溶出的物質(zhì)，例如脂類、蛋白質(zhì)和生物堿等。不同的植物中組分含量有所差異，含量順序一般為纖維素、半纖維素、木質(zhì)素。結(jié)合我國的農(nóng)作物實際種植情況，表1整合了近幾年文獻報道中常見農(nóng)作物秸稈的主要組分含量。表1不同農(nóng)作物秸稈中的組分含量Tab.1ContentofComponentsinStrawofDifferentCrops名稱纖維素含量%半纖維素含量%木質(zhì)素含量%參考文獻馬鈴薯秸稈31.3024.6019.80葛一鴻（2017）大豆秸稈47.87-22.80向松明（2012）玉米桿38.5028.0015.00肖領(lǐng)平（2014）玉米芯43.2031.8014.60肖領(lǐng)平（2014）毛竹36.1527.5822.74嚴偉（2018）小麥秸稈52.1726.6221.20李明環(huán)（2015）水稻秸稈34.2425.5616.40潘春雨（2017）為了抵抗來自動物和微生物等外界的攻擊，經(jīng)過長期的自然進化后木質(zhì)纖維素的結(jié)構(gòu)變得十分復雜（Himmel等，2007）。最外層的木質(zhì)素具有一定的疏水作用，是阻止微生物接近木質(zhì)纖維素中的碳水化合物的物理屏障，木質(zhì)素與半纖維素以共價鍵相連，填補了細胞壁內(nèi)的纖維素和半纖維素間的空隙（Hu等，2012）。圖3分別為(a)田地里收獲的玉米秸稈、(b)文獻中模擬的木質(zhì)纖維素復雜包裹結(jié)構(gòu)和(c)電子顯微鏡下玉米莖橫截面的微觀結(jié)構(gòu)。圖3生物質(zhì)細胞壁的結(jié)構(gòu)和化學復雜性（Himmel等，2007；Mosier等，2004）Fig.3StructureandChemicalComplexityofCell-wallBiomass(Himmeletal.,2007；Mosieretal.,2004)“木質(zhì)素”或“原生木質(zhì)素”一詞最初是指植物細胞壁中與纖維素和半纖維素一起出現(xiàn)


本文編號：2984410