预处理纤维素实验设计.doc

碱预处理酶解纤维素实验设计一 实验目的研究碱预处理对纤维素酶解的效果，研究出一种高效产糖且实用的处理配方，得出最佳碱处理浓度、最佳反应时间、最佳实验温度等实验参数。二 实验仪器及试剂实验仪器：具塞三角瓶，天平，摇床，恒温箱，粉碎机，UV一1100型紫外分光光度计，超声波发生器（微波实验装置采用上海新仪微波化学科技有限公司制造的MAS1I型常压微波合成萃取反应工作站，其微波功率随设定温度自动变频控制，非脉冲微波连续加热，使反应物料在设定的反应条件下得到最大限度的微波作用，微波最大功率设十档(300 W一1000 W)，每档在最大功率以内随反应温度自动调节）实验试剂：NaOH，蒸馏水，纤维素酶，缓冲溶液等其他：滤纸三 实验原理秸秆的主要成份为纤维素、半纤维素和木质纤维素，但由于纤维素不仅被半纤维素和木质素所包裹，且其本身也存在着高度结晶性，使酶制剂很难与纤维素接触。因此天然纤维素材料直接进行酶促水解，酶解率一般都非常低(25)，进而影响了总糖产率。NaOH不改变主体纤维素的化学结构，但可以打开纤维素和半纤维素与木质素之间对碱不稳定的酯键，从而使纤维膨胀，溶解部分果胶、木质素和半纤维素等低分子杂质，进而提高秸秆的酶解率。四 实验步骤1.机械粉碎 用粉碎机将秸秆粉碎为渣状。2.碱的预处理 用一定浓度（资料显示0.5%-3.0%或8%-12%）的NaOH溶液在设定温度（资料显示60-80）下浸泡第一步处理后的秸秆，固液比为变量，暂定为1:10。五 实验计划1.在恒温状态下，探究NaOH预处理的最适浓度和最适反应时间，以及酶解反应得最佳时间2.对比不同温度下的酶解率，得出最适反应温度3.改变固液比，得出最适固液比六 实验记录表格实验设定温度: 固液比: g/mlNaOH浓度糖含量时间1%2%3%0.5h1h1.5h2h实验设定温度: 固液比: g/mlNaOH浓度糖含量时间8%10%12%0.5h1h1.5h2h2h七 实验管理前期每组实验人员12h取一次样检测酶解反应的水解率，待确定最适酶解反应时间后，按规定时间取样检测即可。 预处理实验时，每批处理后开始酶解反应前应贴上标签，写明NaOH预处理的时间，浓度和温度。微波辐射催化纤维素水解设计（酸碱处理后的溶液均用微波处理）取05g干燥的处理后纤维素装入微波专用烧瓶中，加入设定不同的反应温度(或微波功率)和反应时间进行反应。反应后进行抽滤，将未反应的固体(滤饼)真空干燥，称重，仍以DNS法测量还原糖的量。 温度分光值时间506070809010011012030min40min50min60min70min80min90min酶解实验浓度还原糖时间处理一定时间后，过滤溶液，取秸秆渣洗涤至中性。将秸秆渣放入容器中，调pH值至酶的较适pH，加入适量纤维素水解酶，在恒温箱中反应），每0.5h取一次样，测定水解液的含糖量，并记录到表格中。30min40min50min60min70min80min90min 酸预处理酶解纤维素实验设计稀酸水解工艺采用两步法：第一步稀酸水解在较低的温度下进行，在此过程中，半纤维素非常容易被水解得到木糖等五碳糖产物；第二步稀酸水解是在较高的温度下进行，重新加酸水解残留固体(主要为微晶纤维素)，得到可发酵水解产物葡萄糖。常用的无机酸为硫酸、盐酸和磷酸等。1. 实验药品及设备 瓷坩锅、电热炉，烘箱、冷凝器、滤纸、漏斗、量筒、恒温水浴锅、称量瓶、锥形瓶、干燥器等，(2)试验试剂：硫酸、盐酸、氢氧化钠、蒸馏水，DNS试剂（自配）,硫酸亚铁等2. 实验步骤 （1）将秸秆粉碎后（尺寸0.5mm-1.0mm)称量一定量配成原浆，固液比在1:10到1:20之间，待用。 （2）浸泡几分钟后，待其浸润。再加入10mL一定浓度的含硫酸亚铁的硫酸，混合均匀后放入烘箱中，在一定温度下，水解一段时间。也可用水浴锅代替。 （3）取出2.5ml水解液，按不同因素水平下的实际酸浓度用1molL的氢氧化钠溶液中和至中性。 （4）加入2.5ml DNS显色剂，于沸水中水浴5min，各准确吸取1ml，稀释至25ml，于分光光度计530nm处比色，重复三次取平均值作为该样品的吸光值。根据葡萄糖标准曲线，通过样品的吸光值直接读取。3. 实验变量 固液比（1:10-1:20），温度（50-100），酸浓度（0.3mol/L-1mol/L),时间4. 实验记录 实验设定温度: 固液比: g/ml酸浓度分光值时间0.3mol/L0.4mol/L0.5mol/L0.6mol/L0.7mol/L0.8mol/L0.9mol/L1.0mol/L30min40min50min60min70min80min90min实验设定温度: 固液比: g/ml酸浓度分光值时间0.3mol/L0.4mol/L0.5mol/L0.6mol/L0.7mol/L0.8mol/L0.9mol/L1.0mol/L30min40min50min60min70min80min90min酶解实验处理一定时间（资料显示1h-2h）后，过滤溶液，取秸秆渣洗涤至中性。将秸秆渣放入容器中，调pH值至酶的较适pH，加入适量纤维素水解酶，在恒温箱中反应48h（待定，以第一次实验结果来修改），每12h取一次样，测定水解液的含糖量，并记录到表格中。用DNS 法进行检测还原糖浓度1. 所需设备及药品：主要仪器： TU-1900双光束紫外可见分光光度计(北京普析通用仪器有限责任公 司)、干燥箱、多功能粉碎机、电子天平(精确至00001g)、电热炉等主要试剂：硫酸、葡萄糖、DNS显色剂(3，5-二硝基水杨酸、氢氧化钠、酒 石酸钾钠、苯酚、无水亚硫酸钠等)2.原理： 在碱性条件下，还原糖与3,5-二硝基水杨酸共热，3,5-二硝基水杨酸被还原为棕红色的3-氨基-5-硝基水杨酸，而还原糖则被氧化成糖酸及其它产物。在一定范围内，还原糖的量与棕红色物质颜色深浅的程度量呈一定的比例关系，在540nm波长下测定棕红色物质的消光值，查对标准曲线可求出样品中还原糖的含量。 DNS法利用的是还原糖与3,5-二硝基水杨酸发生氧化还原反应显色。所以，DNS法就会先测出还原糖的含量。5. 公式还原糖收率（%）=还原糖质量 原料质量100%6. 步骤（1）绘制标准曲线 分别吸取(1mg/ml)葡萄糖溶液2.0ml、4.0ml、6.0ml、8.0ml、10.Oml，用lmol/L硫酸钠溶液定容至50ml，分别吸取上述混和溶液2.5ml，加入25ml DNS显色剂，于沸水中水浴5min，冷却后加水5ml，摇匀，于530nm处使用单波长法测定不同浓度葡萄糖溶液的光密度，并作出葡萄糖浓度与吸光值(Abs)的标准曲线，重复5次，求出标准差(SD)和相对标准偏差(RSD)。（2） 检测步骤 取与绘制标准曲线时相同体积的待测溶液（如为上述，则应为2.0ml)，再加入1.5ml的3，5-二硝基水杨酸试剂，以后步骤同上。试剂配制(1)葡萄糖标准溶液(1mg/m1)：用分析天平准确称取10009于10