玉米秸秆制乙醇技术

（1）玉米秸杆经预处理后，应该选用纤维素酶进行水解，使之转化为发酵所需的葡萄糖． 纤维素酶可以从能分解纤维素的细菌培养液中提取．某同学设计了如下分离土壤中 纤维素分解菌的实验流程：土壤取样→选择培养-梯度稀释→鉴别培养．

①从土壤中分离出分解纤维素细菌的培养基配方如下：纤维素粉5g，NaNO3 1g、Na2HPO4•7H2O 1.2g、KH2PO40.9g，MgSO4•7H2O  0.5g、KCl 0.5g、酵母膏0.5g、水解酪素0.5g（蒸馏水定容到1000mL，该培养基能初步分解出纤维素细菌。

2、从分解纤维素细菌中提取出的纤维素酶首先要检测纤维素酶的活性，以便更好地将酶用于生产实践．为了使分离出的纤维素酶能够反复使用，最好采用化学结合法或物理吸附法方法将酶固定化．

玉米杆.杆秸秆可以提炼石油：

木屑、稻壳、玉米杆和棉花杆等多种原料经高温加热、冷却后，可以提炼出一种生物质原油。在一分钟不到的时间内，科学家把这些原料的温度迅速提升到50 0度，这时秸秆升温后大分子变成小分子，小分子在高温下变成蒸汽状态，然后再迅速冷凝，这两种“迅速”是科学家通过几年攻关才掌握的核心技术，把秸秆提炼为类似于石油的生物质原油。 现在中试实验规模每小时可以处理120公斤秸秆，可以产生60公斤的生物质原油，出油率高达50%以上。当然，这种生物油还要在进一步加工后才能完全替代柴油和汽油，现在也可以直接作为锅炉的燃料使用

高油价催生燃料乙醇 秸秆能源化效益巨大 面对能源的紧缺，石油的涨价，世界上很多国家都在探索解决之 道。2000年，安徽丰原集团有限公司（以下简称丰原集团）就着手在高回收、低成本的发酵工艺方面成功探索利用玉米、薯类等生物质进行深加工，以替代石油产品的生产技术。现在，我国很多地方都已经开始将玉米生产的燃料乙醇，以10%的比例直接混合到汽油中使用。丰原集团在燃料乙醇生产中，与大连理工大学一起研制出世界最先进的自絮凝沉降颗粒酵母发酵生产工艺，使生产成本大大降低。国家发展和改革委员会决定用燃料乙醇替代石油百万吨试点项目开始后，丰原集团占据40%份额。去年，丰原集团燃料乙醇的产能已达44万吨。 新技术的重大突破 走进丰原集团发酵技术国家工程研究中心，记者看到技术人员正在紧张地忙碌着，农作物的秸秆经粉碎、发酵，再经分离、提纯后就成了乙醇。该中心副主任、丰原集团副总工程师宋家林告诉记者，丰原集团以玉米、薯类等生物质为原料生产的燃料乙醇、乙烯等产品均已进入市场并获得良好效益，利用农产品精深加工全面替代石油产品的许多关键技术已取得重大突破，并已经建成产业化项目，效益可观。据介绍，目前利用秸秆生产乙醇的中试装置已投产，年产乙醇300吨。

石油是应用最为广泛的能源。我国2004年进口原油1.2亿吨，比上年增加4.8%。2010年石油需求量将达4亿吨，而国内供给能力最大为1.7亿吨。用玉米、薯类等加工石油产品替代品，即用生物化工开发可再生的生物能源和生物化工产品，是各国应对能源危机的一条重要思路。丰原集团经过长期研究和市场跟踪，认为如果原油价格不低于35美元／桶、玉米价格不高于1400元人民币／吨，用玉米加工转化替代石油产品就有利可图。现在，我国玉米年产量近1.2亿吨，其中8000万吨没有加工转化直接用作饲料，所以，完全可以扩大替代石油的加工转化力度。用3000万吨玉米生产的乙醇，可替代1000万吨汽油；用3000万吨玉米可生产550万吨乙烯，相当于目前中石化、中石油两个公司年生产能力的总和。而原料生产过程中还有30%可转化为饲料。据介绍，秸秆能源化的瓶颈主要有两处：一是没有找到或组合出可高效水解纤维素的酶，从而无法使廉价的秸秆一次完成预处理；二是没能培育出高效转化由半纤维素转变而来的木糖的发酵菌种。而丰原发酵技术国家工程技术中心通过多年的研究，突破了国际上“秸秆生产乙醇必须构建同时发酵木糖和葡萄糖生产乙醇工程菌”的思路，创造性地开发了先分离后发酵的工艺路线。这一重大技术突破，不仅大大降低了秸秆转化为能源的成本，而且使我国取得了这一领域的领先地位，为我国大规模的秸秆利用奠定了基础。

“秸秆能源化”效益巨大 负责此项研究工作的丰原集团总工程师薛培俭说，用玉米生产乙醇，3.1吨玉米可生产一吨燃料乙醇，如改用秸秆生产，大约5吨～6吨秸秆就能生产一吨乙醇。我国平均每年富余作物秸秆7亿多吨，如果利用秸秆转化技术，可以大大节约石油的消耗量。专家还指出，从近期看，生物酒精（乙醇）作为燃料，可以部分替代石油能源。从远期看，乙醇则将成为支撑以乙烯为原料的石化工业的基础原料。一直以来，石化工业的基础原料乙烯是从石油中提取的，目前乙醇生产乙烯的技术已经成熟。在未来20年内，由于石油资源的日趋紧张，再加上生物质为原料的乙醇大规模工业化生产，成本相对于石油已具有可竞争性，乙醇将顺理成章地进入工业基础原料领域。农业专家石元春院士指出，发展生物质能源对我国而言，更重要意义在于发展农业和扩大农民增收。他认为，生物质产业从原料到产品，为农业在初级农产品生产和农产品加工之外，开拓了新战场，使农民又多了一条宽阔的增收渠道。丰原集团董事长李荣杰给记者算了一笔账，如果将秸秆利用技术产业化，以50公里为半径建设小型秸秆加工厂，那么按秸秆到厂价每吨400元，农民每亩就可增收200元以上。专家测算，如果我国每年能利用全国50%的作物秸秆、40%的畜禽粪便、30%的林业废弃物，

（1）①筛选纤维素分解菌需要使用一纤维素为唯一碳源的选择培养基，该培养基配方中纤维素是培养基的主要碳源，所以可以筛选纤维素分解菌．

②刚果红染液可以鉴别纤维素分解菌，刚果红可以与纤维素结合成复合物而呈红色，纤维素分解菌可以产生纤维素酶分解纤维素而不能着色，使其菌落周围出现透明圈．

③提取纤维素酶后需要对其活性进行检测，固定化酶的方法主要有化学结合法和物理吸附法．

（2）酵母菌无氧发酵可以产生酒精，在产生酒精时要控制的必要条件是无氧（密闭、密封）．

（3）在PCR反应体系中，除了要加入模板、原料外，还需要加入两种引物和耐热的DNA聚合酶．

故答案为：

（1）①纤维素是培养基的主要碳源

②刚果红     透明圈

③酶的活性   化学结合    物理吸附

（2）无氧（密闭、密封）

（3）两种引物     耐热的DNA聚合酶

因作物成熟过程中植株体内的养分向种子或果实集中，所以秸秆中剩余的可消化营养成分很少，大部分为不可消化或难消化的成分，如纤维素、木质素等。奶牛可以少量利用秸秆。为了提高秸秆的消化利用率、适口性和采食量，秸秆饲用前常进行处理。一般的处理方式有：①切短、粉碎、浸泡、蒸煮等物理方法，以改变秸秆的物理性状，提高奶牛对秸秆的利用率和采食量；②氨化、碱化等化学方法，碱化用氢氧化钠和石灰水等浸泡，氨化用液氨、氨水、尿素、碳氨等处理，以软化秸秆，提高适口性和消化率；③微贮等生物的方法，用微生物来分解秸秆中的纤维素和木质素，以提高秸秆的营养价值。

玉米秸秆除了用于饲料和秸秆还田以外，还可以通过挤压成块，作为生物质发电的原料。每万吨玉米秸秆可产电约700万度。现在玉米产区已经建成小型以玉米秸秆为主要原料的生物质热电厂。玉米秸秆还可进行沼气发酵产生热能，替代煤和电，为农村炊事和取暖提供能源。玉米秸秆还是人造板材、制浆造纸、培养蘑菇和玉米秸秆工艺品的原料。目前国内外许多科研单位在研究以玉米秸秆为原料生产燃料乙醇，代替部分汽油。