结论 20

参考文献 21

致谢 22

1 前言

1。1 纤维素来自优I尔Y论S文C网WWw.YoueRw.com 加QQ7520~18766

纤维素是植物细胞壁的主要成分，广泛存在于植物、藻类、农业废弃物等生物质中，全世界每年由于光合作用而产生的有机生物质中接近40%都是纤维素[1]。由于纤维素具有无毒无害、可生物降解、相容性好、价格低廉且可再生等优点，因此以纤维素为原料制取有价值的化学品逐渐成为符合可持续发展战略的必然选择[2]。

纤维素是由纤维二糖结构单元组成的长链大分子，同时这些长链之间又存在大量的氢键网状结构。网状结构中的晶区部分相对规则，链与链之间氢键结构紧密，是阻碍纤维素水解成小分子物质的重要原因。因此，纤维素水解时一般要将其进行预处理，破坏其氢键结构，以达到更容易水解的目的。纤维素的长链结构如图1所示[3]。

图1纤维素长链的化学组成[3]

1。2 纤维素水解的研究进展

纤维素是由D-葡萄糖以β-1,4糖苷键连接而成的具有高度结晶区的长链多糖化合物[4]。在纤维素降解的过程中，将其降解为小分子，β-1,4糖苷键断裂是必不可少的一步[5]。目前，纤维素的水解常见方法有传统酸水解、固体酸水解、酶水解法、亚临界及超临界水水解法等，并且，每种方法各有其利弊。

1。2。1 传统酸水解

传统酸水解一般涉及到的传统酸为硫酸，水解过程可分为稀硫酸水解和浓硫酸水解。纤维素水解原理主要是纤维素中糖苷键的断裂，液体酸与糖苷键的作用。反应机理如图2所示，糖苷键中的氧被质子化，纤维素中形成碳正离子或氧正离子，碳正离子或氧正离子与水发生反应得到水解产物。稀酸水解的作用条件较苛刻，糠醛等副产物较多，影响葡萄糖产率使得其最终产率较低；而浓硫酸水解虽然产率较高，但存在产物与酸分离困难、大量酸较难有效回收处理[6]、对环境造成污染等问题，这与绿色化学的发展理念相悖[7]。

1。2。2 固体酸水解

图2稀酸催化纤维素水解机理[3]论文网

固体酸水解过程中酸与纤维素的作用发生在固体酸的表面，大致可分为3步：第1步纤维素水解为可溶性葡聚糖；第2步可溶性葡聚糖的糖苷键吸附在固体酸活性位上；第3步葡聚糖进一步发生水解反应，得到葡萄糖[5]。其催化水解原理为：固体酸中的H+使纤维素水解为二糖，通过纤维素中糖苷键与催化剂活性位的吸附作用力使得二糖吸附在催化剂上，进而水解为葡萄糖。固体酸催化水解纤维素虽然在很大程度上简化了产物与酸的分离，对设备基本没有腐蚀性，且更加符合节能环保的理念，但是由于该过程是固-液反应，最终水解产率较低，因此综合固体酸催化纤维素水解的优良特点来看，合成高效的固体酸以提高纤维素水解产率是今后研究的主要方向。

1。2。3 酶水解

纤维素酶水解过程具有一定的复杂性：内切型β-葡聚糖酶首先作用于纤维素的无定型区，随机水解β-1,4糖苷键，产生大量带有非还原性末端的小分子纤维素，外切型β-葡聚糖酶从这些非还原性末端上依次水解，生成纤维二糖及其他更小分子的低聚糖，最后在β-葡萄糖苷糖酶作用下水解成葡萄糖分子。纤维素酶属生物制剂，虽然它具有反应条件温和、高产率、高选择性等优点，但由于其作用时间长、分离难、成本高等缺点，大大限制了纤维素的规模化应用[8]。