1. 研究目的与意义（文献综述）

能源是人类活动的物质基础，人类社会的发展离不开优质能源的开发和利用。在当今人类所面临的诸多问题中，传统化石能源的日益短缺和能源粗放式使用所带来的生态环境恶化是最关键的问题之一，因此开发利用可再生的清洁能源成为了各国当前的研究热点。生物质能源是公认的可再生清洁能源，它是绿色植物通过光合作用，将太阳能转化为化学能贮存于生物质中的能量。绿色环保可再生、储量丰富易获得的优势使得生物质能源成为一种重要的替代能源。因此，发展生物质能源是解决能源危机和改善环境污染的有效途径之一。目前，可以提供生物质能源的原料包括传统农作物秸秆、农产品废弃物和能源植物等，但随着对生物质能源需求的进一步增长，用于生产生物质能源的原料正由传统农业废弃生物质向主动生产根据需求开发的新型生物质转变^[1]，使得发展优质能源植物资源成为生物质能源研究领域的热点。芒草以其具有的生物质产量高、品质优和灰分低、热值高、环境适应能力强等诸多优点被认为是目前最具开发潜力的能源植物之一，有望成为新一代优质能源植物^[2]。

芒草为禾本科芒属植物的统称，主要包括中国芒、五节芒、荻和南荻等。自20世纪80年代起，欧美国家已开始把芒草作为能源植物来研究和开发^[3]。1983年，丹麦建立了首个芒草试验基地^[4]；1984年，美国的草本能源作物研究计划正式启动，经过多年的试验研究表明，芒草是更适合发展的能源作物^[5]。在我国，芒草很早就被用来造纸，但把芒草作为能源植物进行研究则相对较晚，主要研究方向包括品种资源收集、抗逆品种筛选、杂交育种、边际土地高产示范栽培、基因组测序等^[6]，并取得了一系列的成绩。随着各国对发展能源植物芒草的愈加重视，研究者们分别开展了对芒草的选育、栽培、基因测序和遗传多样性分析等研究^[7]。目前在芒草的利用方面主要有：直接燃烧发电、生产纤维乙醇、生产沼气、生产饲料、造纸、药用、改善大气污染和土壤环境污染等^[8]。

芒草中的生物质能源于其含有大量的木质素、纤维素和半纤维素。由于在植物长期的自然进化过程中，木质纤维素的结构和组成复杂化，形成了一道难以被降解的天然屏障，需经过复杂的预处理、酸或酶催化水解等过程才能将其转变为单糖，从而被下游生物产业利用，这大大增加了芒草生物质能源的利用成本。面对这一技术难题，国际上的研究方向主要在创新转化技术和通过生物技术调控生物质积累两个方面^[9]。近年来，科研工作者在改变芒草纤维生物质组成、结构和培育高产、可高效转化的新型能源芒草方面高度重视，并取得了一定成果^[10]，但在芒草纤维生物质转化技术的改进方面关注较少。

2. 研究的基本内容与方案

2.1 基本内容、目标：

（1）芒草中半纤维素的提取工艺研究；

（2）降解芒草半纤维素的工艺条件及影响因素研究；

3. 研究计划与安排

（1）第1～2周：查阅相关文献资料，明确研究内容，了解研究所需条件，确定方案，完成开题报告。

（2）第3～4周：按研究方案开展实验，确定芒草半纤维素的最佳提取工艺，掌握半纤维素的提纯方法。

（3）第5～7周：对芒草半纤维素进行酸降解，确定最佳酸降解条件。

4. 参考文献（12篇以上）

[1]于延冲,易自力,周功克.能源植物芒草研究进展与综合利用现状[j].生命科学,2014,26(05):474-480.

[2]nicolasbrosse, anthony dufour, xianzhi meng, qining sun, and arthur ragauskas. miscanthus:a fast-growing crop for biofuels and chemicals production. biofuels, bioprod. bioref.,2012,6(5):580–598.

[3]e.m.hodgson,d.j.nowakowski, i.shield, a.riche, a.v.bridgwater, j.c.clifton-brown, i.s.donnison.variation in miscanthus chemical composition and implications for conversion bypyrolysis and thermo-chemical bio-refining for fuels and chemicals. bioresourcetechnology,2011,102:3411–3418.