生物炼制考试题回忆版.doc

中文名称、分子结构式（20分）填空题（20分）生物炼制中的转化反应式简答（20分）1、生物炼制：以可再生的生物质为原料，经过生物、化学、物理方法或这几种方法集成的方法，生产一系列化学品、材料与能源的新型工业模式。2、 生物催化 化学催化 物理方法 燃料 生物质 热、电 化学品 材料 生物合成平台生物炼制的原料和产品生物炼制原料：木质纤维素(纤维素、半纤维素、木质素）糖基化学品（淀粉、单糖、多糖）生物基油脂蛋白基材料生物炼制产品：生物能源：燃料乙醇、生物柴油、微藻能源、生物制氢生物基材料：纤维、塑料、橡胶生物基化学品：大宗平台化合物和精细化学品3、 木质纤维素的化学组成 半乳糖二酸（1）纤维素的糖化作用1819年，法国植物化学家 Henri Braconnot 发现帆布水解可得到与淀粉水解相同的糖。（2）草酸1829年，锯屑和类似原料与KOH共热，可得到草酸。（3）木炸药和硝化纤维1833年， Braconnot硝酸处理木质纤维或淀粉可形成一种可燃性化合物（木炸药，xyloidin）；1846年，瑞士巴塞尔的化学教授Christian Friedrich Schonbein开发了硝化纤维（火棉 nitrocellulose）（4）纤维素1839年，法国糖厂经理Anselme Payen发现木材经硝酸和NaOH处理后可得到纤维素，并且在浓硫酸作用下可转换为D-葡萄糖。（5）乙酰丙酸1840年，荷兰化学教授Gerardus Johannes Mulder 发现果糖和盐酸共沸可合成乙酰丙酸（Levulinic acid）。（机理？）（8）木质纤维素1903年，英国科学家Edward John Bevan 和Charles Frederick Cross 认为木质纤维素为五大天然纤维素之一，木质素和纤维素之间通过化学键相连。20世纪30年代末期出现了木质纤维原料一词(lignocellulose feedstock),1942年，美国的文献中开始使用木质纤维素这一术语。（1）从木材生产纸和纸浆。（2）可溶性纤维衍生物、黏胶以及其他纤维素基合成纤维。（3）从木材制取糖类产品和木材液化物（4）从木质素生产香草醛（5)纤维素硝化物（火棉和胶棉）（6）糠醛和尼龙木质素的结构单元4. 对松柏醇 5. 对芥子醇 6. 对香豆醇4. 对松柏醇 5. 对芥子醇 6. 对香豆醇纤维素的化学结构结构特点：直链,氢键作用强,成晶体,难水解木质纤维素预处理 (Pretreatment)三个主要目的: 1.除去木质素的阻碍, 增加纤维可接触度 2. 分出半纤维和半纤维水解而产的混合糖 3. 减少纤维结晶度，促进纤维素的水解 4. 不增加糠醛等对后续发酵有影响的物质蒸汽爆破法木质生物资源的蒸汽爆破预处理方法可有效地分离出活性纤维 不用或少用化学药品，对环境无污染 近年来研究得较多,技术成熟稀酸水解法优点：成本: 低,主要是稀硫酸操作: 很少的设备腐蚀工业化: 有大规模工业应用潜力,IOGEN公司中试所采用的方法。实际的效果: 完全能达到预处理目的缺点：酸的中和带来无机物污染后续的纤维水解酶价格高酸水解后半纤维水解混合糖的利用(涉及浓度高低问题)酸处理副产物糠醛等对发酵影响（1）蒸汽爆破法（2）稀酸水解法（3）低温氨爆破法（4）二氧化碳爆破法（5）球磨法（6）溶剂法纤维素基产品链：（1）葡萄糖（2）山梨醇（3）葡糖苷（4）果糖（5）乙醇（6）羟甲基糠醛（HMF)（7）乙酰丙酸2，D 葡萄糖转化为异山梨醇山梨醇甜度约为蔗糖的50%。吸湿性适宜，广泛作为添加剂应用于造纸、纤维、烟草、化妆品、皮革、制药、食品、化工等行业。化工应用：生产维生素C、醇酸树脂、表面活性剂、炸药等。Raney Ni ,100-150 atm, 100-150 OC果糖转化为FDCA果糖转化为LEVA木糖转化为MTHF(1) Ni，H2， Raney Ni，H2， 200(2) Cu-Cr, H2木糖转化为THF 催化脱羰糠醛生产尼龙工艺纤维素乙醇的生产技术 生物化学法 纤维素水解成可发酵单糖，进而通过微生物发酵生成燃料乙醇热化学法将生物质通过热转化过程生成合成气，再通过化学合成或微生物发酵生成燃料乙醇。SHF：分布水解和发酵工艺SSF：同步糖化发酵工艺SSCF：同时糖化和共发酵工艺CPB：统和生物工艺 生物化学法技术瓶颈原料预处理技术低成本的纤维素酶制备纤维素酶解和糖发酵技术C5糖和木质素的综合利用技术生物柴油定义植物油、动物油、废餐饮油等原料油与甲醇(或乙醇) 经酯交换反应而得的长链脂肪酸甲(乙)酯。 无毒、可生物降解、可再生的清洁燃料。能与柴油以任意比例混合或直接在柴油机上使用。能减少温室气体排放（60%）、降低空气污染。被称作“液体太阳能燃料”和“绿色燃料”。转酯化生产工艺（其它：碱催化工艺酸催化工艺两步法工艺酶催化工艺多相催化工艺工程微藻工艺）微藻生物能源油脂的组成和化学结构油脂是由多种高级脂肪酸如硬脂酸、软脂酸或油酸等跟甘油生成的甘油酯。R1、R2、R3相同，这样的油脂称为单甘油酯。R1、R2、R3不相同，就称为混甘油酯。反式脂肪酸油脂加氢便利了植物油的运输和保存，并且可以用来制造各种口感诱人的食品原料。1990年后，科学家发现氢化油中会产生一种反式脂肪酸，美国食品与药品监督管理局专家因此惊呼：“又一个DDT出现了！” 。危害：降低记忆力容易发胖易引发冠心病容易形成血栓影响生长发育皂化反应碱催化水解：皂化反应油脂在碱性条件下水解,生成高级脂肪酸盐的水解反应。盐析加入食盐使高级脂肪酸钠析出的过程。不饱和C上的化学转化氧化反应过渡金属催化合成芳香族化合物烯烃复分解反应（Olefin Metathesis）周环反应自由基加成反应路易斯酸诱导的阳离子加成反应反极性不饱和脂肪酸的亲核加成反应氧化反应：化学-酶法 可以抑制环氧化物产物