生物质化学

1.生物质是指通过光合作用而形成的各种有机体，包括所有的动植物和微生物。

2.生物质能：将太阳能以化学能形式贮存在生物质中的能量形式，即以生物质为载体的能源。

3.生物质能的优点：可再生性,低污染性,广泛分布性,价格低廉,总量丰富。

4.淀粉的结构:淀粉的基本结构单元:淀粉是纯粹的碳水化合物。

淀粉颗粒含有微量的非碳水化合物物质，如蛋白质、脂肪酸、无机盐等，其中除脂肪酸被直链淀粉分子吸附，磷酸与支链淀粉分子呈酯化结合以外，其他物质都是混杂在一起。

淀粉的分子式为(C6H10O5)n ，n为不定数，被称为聚合度(DP)，一般为800-3000；

C6H10O5为脱水葡萄糖单元或脱水葡萄糖基(AGU)。

（1）直链淀粉：占淀粉总量的20%，由数百个葡萄糖分子组成。属于线性高分子。分子质量：3.2×104-1.6×105，相当于分子中有200-980个葡萄糖残基。

直链淀粉是α-D-吡喃葡萄糖基单元通过1-4糖苷键连接的线型聚合物。

直链淀粉的螺旋结构：呈右手螺旋，每6个葡萄糖单元组成螺旋的一个节据，螺旋内部只含氢原子，是亲油的，羟基则位于螺旋外侧。

（2）支链淀粉：(1)具有高度分支结构。(2)支链淀粉的分子较直链淀粉大，相对分子量在105-106间。(3)分子形状如高梁穗，由D-葡萄糖以α-1,4糖苷键成链，分子接点上为α-1,6糖苷键（占总糖苷键的4-5%）。

(4)侧链分布不均匀，平均相距20-25个葡萄糖单元。

5.淀粉与碘的显色反应——非化学反应——螺旋包合物

直链淀粉的分子链越长，结合的碘越多，呈现的颜色也随之变化；聚合度12以下的不显颜色，聚合度12-15呈棕色；聚合度20-30呈红色；聚合度35-40呈紫色；聚合度45以上呈蓝色。

分支很多的支链淀粉，在支链上的直链平均聚合度20～28，这样形成的包合物是紫色的。

6.淀粉颗粒的环层结构和偏光十字（双折射）

由于淀粉颗粒内部存在着两种不同的结构即结晶结构和无定形结构的缘故。在结晶区淀粉分子链是有序排列的，而在无定形区淀粉分子链是无序排列的。这两种结构在密度和折射率上存在差别，即产生各向异性现象，从而在偏振光通过淀粉颗粒时形成了偏光十字。

7.环糊精的结构：环糊精是由环糊精葡萄糖基转移酶（CGTase）作用于淀粉而产生的一类环状低聚糖。以 -1,4糖苷键相互连接。常见的环糊精主要有 α-、 β-和 γ-CD。羟基—OH构成环糊精的亲水表面，碳链骨架构成了环糊精的疏水内空腔

8.纤维素的多分散性:纤维素是不同聚合度的分子混合物，即分子结构单元相同，结构单元间的连接方式也相同，但各分子的聚合度不同。这种现象称之为纤维素的多分散性

9.纤维素含有大量的氢键。

10.纤维素酶的作用机理--外切β-1-4聚葡萄糖酶（EC 3.2.1.91，也称C1酶）、内切β-1-4聚葡萄糖酶（EC 3.2.1.4，也称Cx酶）、纤维二糖酶（EC 3.2.1.21，也称-葡萄糖二聚体酶）三种酶协同降解

11.纤维素的磺酸酯制备步骤：

第一步：用18% NaOH在15-30oC处理纤维素纤维，然后将多余的碱液压榨出去，在这个过程中纤维素降解，DP降至200-400。

第二步：纤维素磺化：25-30oC，3小时，取代度大约为0.5。

第三步：将黏胶液过滤，然后使它通过喷丝头进入酸液中（如硫酸）。这时纤维素的磺酸酯再生成纤维素，同时形成非常好的细丝称之为人造丝。

12.半纤维素的含义：半纤维素是指高等植物细胞壁中非纤维素也非果胶类物质的多糖。半纤维素并不是纤维素合成的前驱物，半纤维素也与纤维素的合成无关。

13.半纤维素与其伴生物的化学连接

（1）半纤维素和木素之间的连接:在植物细胞壁中，木素与半纤维素之间存在着化学连接，形成木素与碳水化合物复合体，即LCC。木素与半纤维素之间连接键的形式主要有苄基醚键、苄基酯键和苯基配糖键等。（2)半纤维素与纤维素之间的连接:普遍认为在植物细胞壁中纤维素和半纤维素之间没有共价键连接。但半

纤维素与纤维素微细纤维之间有氢键连接和范德华作用力，从而形成两者之间的紧密结合。

(3)半纤维素和蛋白质之间的连接:植物细胞初生壁中含有2-10%的蛋白质，半纤维素与蛋白质之间有化学连接。

14.膳食纤维由纤维素、半纤维素和木质素组成；半纤维素占50%以上。

16.木质素作用：木质素是支撑植物生长的主要物质，同纤维素和半纤维素一起构成纤维素纤维，与以半纤维素为主的碳水化合物生成木素碳水化合物复合体存在于植物细胞壁中。（1）植物界中仅次于纤维素的最丰富和最重要的有机高聚物。（2）与半纤维素一起作为细胞间质填充在细胞壁的微细纤维之间，加固木质化组织的细胞壁，也存在于胞间层，把相邻的纤维细胞黏结在一起。(3)增加细胞的抗压强度，减少细胞壁的透水性。

15.木质素：木质素是由苯丙烷单元通过醚键和碳碳键连接而成的，具有三度空间结构的复杂的高聚物。

16..木质素无毒，分布不均匀，分离困难，性质不稳定。

17.木质素的颜色原本木质素——白色或接近无色的物质；

分离木质素——取决于分离条件（浅奶油色、浅黄褐色到深褐色间）。

缓和条件下分离：色浅，如MWL，CEL 剧烈条件下分离：色深，

18.生产生物柴油的主要方法

到目前为止，人们已开发出了4种主要制备生物柴油的生产工艺。即直接掺和、微乳法、热裂解法、酯交换法。而用于大量生产生物柴油的方法主要是在碱或酸的催化作用下的酯交换法。由于酸和碱催化下生产生物柴油的方法存在很多缺点，现在正在开发利用生物酶催化和不加催化剂使反应在超临界下进行来生产生物柴油。

19.碱催化法与酶催化法生产生物柴油的比较

20.化学法与超临界法生产生物柴油比较

普通化学方法超临界方法

反应方法 1～８h 2～4min

反应条件0.1MPa、30～65℃ >8.09 Mpa、>239.4℃

催化剂有无

皂化产物有无

产品收率一般更高

分离物甲醇、催化剂、皂化物甲醇

过程复杂简单

21..燃料乙醇的特点：（1）可再生能源（2）辛烷值高、抗爆性能好（3）可直接作为液体燃料或者同汽油混合使用,可减少对不可再生能源-石油的依赖,保障本国能源的安全（4）使用含醇汽油可减少汽油消耗量，增加燃料的含氧量，使燃烧更充分，降低燃烧中的CO等污染物的排放

22.微生物产氢的关键因素－产氢酶：产氢过程中能够使质子还原为氢气的酶有固氮酶和氢酶两种。

固氮酶是由两种蛋白质分子构成的金属复合蛋白酶，一种含有铁，叫做铁蛋白，另一种含铁和钼，称为钼铁蛋白。能催化还原氮气成氨，氢气作为副产物产生。

氢酶是微生物体内调节氢代谢的活性蛋白。氢酶又可以分为吸氢酶、可逆性氢酶。氢酶在微生物中主要功