生物質(zhì)燃料是一種能取代不可再生能源的能再生碳資源，在其中所飽含的核甘酸化學(xué)物質(zhì)為酒精等然料電力能源生產(chǎn)制造帶來了很多發(fā)醇底物，但完成這一全過程的先決條件是原材料的高效率糖化，在其中木質(zhì)纖維素的溶解是木質(zhì)素原材料高效率糖化的具體構(gòu)造天然屏障。因?yàn)槟举|(zhì)素結(jié)構(gòu)繁雜而高密度，必須超高壓高溫或是強(qiáng)氧化劑才可以毀壞其構(gòu)造，這種方式耗能高且不低碳環(huán)保。根據(jù)一直圍繞高中化學(xué)教育中的綠色化學(xué)核心理念，運(yùn)用生物菌催化反應(yīng)方式高效率溶解木質(zhì)纖維素，能給予翠綠色、環(huán)境保護(hù)和能耗低的前處理方式以擺脫木質(zhì)素的構(gòu)造天然屏障，隨后最大限度地運(yùn)用木質(zhì)纖維素甲基纖維素中的含糖量成分，在生物質(zhì)能源的糖服務(wù)平臺(tái)上提升糖的釋放出來。在高中化學(xué)教學(xué)環(huán)節(jié)中，根據(jù)展現(xiàn)酶催化反應(yīng)生物能源的全過程，一方面將綠色化學(xué)的觀念滲入在課堂教學(xué)中，另一方面有利于交叉學(xué)科跨情景的綜合能力的塑造，將生物菌法與有機(jī)化學(xué)金屬催化劑相匹配，從而增強(qiáng)學(xué)員對(duì)催化反應(yīng)方面的興趣愛好，塑造創(chuàng)新精神與企業(yè)社會(huì)責(zé)任等有機(jī)化學(xué)學(xué)生核心素養(yǎng)，激起她們探尋前沿科學(xué)行業(yè)并志向處理我們面對(duì)的未來發(fā)展難題。

伴隨著動(dòng)物化石資源日益匱乏和能源供應(yīng)慢慢提升，木質(zhì)素被覺得是用來生產(chǎn)制造固體燃料和化工品最有發(fā)展前景的動(dòng)物化石資源取代原材料。從木質(zhì)素原材料中高效率獲得可發(fā)醇單糖是生物質(zhì)燃料固體燃料及生物基材料微生物提練的速度限制流程，必須擺脫木質(zhì)素的酶解抵抗性。

1木質(zhì)素的酶解抵抗性

木質(zhì)素關(guān)鍵由甲基纖維素、木質(zhì)素和木質(zhì)纖維素構(gòu)成，在其中甲基纖維素是木質(zhì)素中占比最多的含糖量成分，一般一條鏈中有10 000好幾個(gè)葡萄糖水分子結(jié)構(gòu)，根據(jù)β-1,4糖苷鍵連接。纖維素酶如今己經(jīng)進(jìn)步的很完善，酶的魅力企業(yè)提升，企業(yè)酶魅力的產(chǎn)品成本持續(xù)降低，用纖維素酶能夠 將甲基纖維素完全溶解成可發(fā)醇的葡萄糖水。高中化學(xué)分析化學(xué)控制模塊主題風(fēng)格3:分子伴侶及生成高分子材料中，就可以進(jìn)行相對(duì)的甲基纖維素這類分子伴侶酶催化反應(yīng)水解反應(yīng)的有關(guān)試驗(yàn)。

可是有別于單一含糖量成份的簡(jiǎn)易糖化全過程，因?yàn)榫G色植物為了更好地抵擋微生物菌種和小動(dòng)物的損害，在木質(zhì)素長期性演變?nèi)^程中產(chǎn)生了由甲基纖維素、木質(zhì)素和木質(zhì)纖維素交疊夾雜而成的、具備繁雜的物理學(xué)和化學(xué)結(jié)構(gòu)的分子伴侶(圖1),在其中木質(zhì)纖維素就仿佛“強(qiáng)力膠”一樣，將可以水解反應(yīng)成可發(fā)醇單糖的膳食纖維和木質(zhì)素盤繞包囊在一起，產(chǎn)生了木質(zhì)素的酶水解反應(yīng)糖化抵抗性天然屏障。因而要想將木質(zhì)素高效率酶解糖化，不僅是對(duì)于甲基纖維素這單一成分來講，只是涉及到木質(zhì)素中全部成分的綜合性轉(zhuǎn)換。除開甲基纖維素和木質(zhì)素等含糖量化學(xué)物質(zhì)的轉(zhuǎn)換，還包含木質(zhì)素中木質(zhì)纖維素這一重要抵抗性天然屏障的擺脫。木質(zhì)纖維素的出現(xiàn)是限定木質(zhì)素中有糖酶解的重要抵抗性構(gòu)造天然屏障是目前廣泛認(rèn)可的基礎(chǔ)理論，有很多試驗(yàn)都證實(shí)伴隨著木質(zhì)纖維素除去的提升木質(zhì)素的糖化高效率也會(huì)隨之提升。

研究表明，木質(zhì)纖維素關(guān)鍵從兩層面限定了木質(zhì)素的酶解糖化。第一，木質(zhì)纖維素生物大分子純天然的構(gòu)造錯(cuò)綜復(fù)雜，當(dāng)做“強(qiáng)力膠”與含糖量化學(xué)物質(zhì)中間共價(jià)鍵聯(lián)接產(chǎn)生物理學(xué)構(gòu)造天然屏障，圖1表明了木質(zhì)素中木質(zhì)纖維素的地方以及對(duì)甲基纖維素和木質(zhì)素的包囊。這類構(gòu)造天然屏障阻攔了木質(zhì)素中的甲基纖維素成分與纖維素酶的完全觸碰(即甲基纖維素的普適性),這類室內(nèi)空間位阻功效局限了木質(zhì)素的酶解糖化高效率。第二，木質(zhì)素中的木質(zhì)纖維素成分會(huì)對(duì)纖維素酶造成吸咐功效，這一部分被木質(zhì)纖維素吸咐的纖維素酶歸屬于失效吸咐，且這類粘附功效或是不可逆。進(jìn)而造成 耗費(fèi)大量的纖維素酶酶負(fù)載和木質(zhì)素中甲基纖維素成分的酶解高效率減少?？偟膩碚f，木質(zhì)纖維素相近“強(qiáng)力膠”一樣物理學(xué)構(gòu)造天然屏障和其對(duì)纖維素酶失效的、不可逆的粘附功效一同產(chǎn)生了木制纖維素酶解的抵抗性要素。

2消除酶解抵抗性的前處理方式

因?yàn)槟举|(zhì)素底物酶解抵抗性要素的存有，必須歷經(jīng)適合的前處理全過程，才可以高效率的將木質(zhì)素底物轉(zhuǎn)換成可發(fā)醇單糖。木質(zhì)素結(jié)構(gòu)繁雜而高密度，必須超高壓高溫或是強(qiáng)氧化劑才可以毀壞其構(gòu)造，如機(jī)械設(shè)備破碎、輻照度、強(qiáng)酸強(qiáng)堿預(yù)備處理、蒸氣工程爆破等,但這種物理化學(xué)方式耗能高且非低碳環(huán)保。如圖所示2所顯示，微生物預(yù)備處理能合理毀壞木質(zhì)纖維素的自然構(gòu)造抵抗性天然屏障，進(jìn)而提升木質(zhì)素中含糖量成分的酶解糖化高效率。對(duì)比翠綠色、綠色環(huán)保的微生物預(yù)備處理，物理化學(xué)預(yù)備處理去除木質(zhì)纖維素遭遇下列挑戰(zhàn)：(1)對(duì)反應(yīng)設(shè)備規(guī)定高，能耗也高；(2)反映歷程中形成的小分子水化學(xué)物質(zhì)對(duì)貴金屬金屬催化劑有侵害功效；(3)可選擇性裂化木質(zhì)纖維素中的C-O鍵，導(dǎo)致木質(zhì)纖維素比較嚴(yán)重的和不可避免的高寬比縮合反應(yīng)，縮合反應(yīng)后的木質(zhì)纖維素更無法被有機(jī)化學(xué)解聚；(4)物理化學(xué)預(yù)備處理全過程中會(huì)造成糠醛、5-羥甲基糠醛等化學(xué)物質(zhì)，這種成分對(duì)中后期單糖發(fā)醇有抑制效果。而微生物預(yù)備處理具備耗能低、低成本、反映標(biāo)準(zhǔn)柔和、綠色環(huán)保及其預(yù)備處理全過程不易造成中后期單糖發(fā)醇的抑止物等一系列優(yōu)勢(shì)?？偟膩碚f，微生物預(yù)備處理更為合乎“綠色化學(xué)”生產(chǎn)制造核心理念。

3大自然白腐菌胞外木質(zhì)纖維素溶解系統(tǒng)軟件的啟發(fā)以及在翠綠色微生物提練上的運(yùn)用

大自然中木質(zhì)素的純天然腐爛全過程有希望為這一難點(diǎn)的處理給予新理念。白腐細(xì)菌(White rot Fungus)是大自然中現(xiàn)階段已發(fā)現(xiàn)的最有效的木質(zhì)纖維素溶解者，當(dāng)今研究表明，白腐菌對(duì)木質(zhì)纖維素的分解關(guān)鍵依賴其代謝的木質(zhì)纖維素輔因子包含木質(zhì)纖維素乳酸脫氫酶(Lignin Peroxidase,LiP)、錳乳酸脫氫酶(Manganese Peroxidase,MnP)、漆酶(Laccase,Lac)等經(jīng)典木質(zhì)纖維素酶。近年來研究表明，在其中還有可能出現(xiàn)一些非經(jīng)典的新式木質(zhì)纖維素酶，也在木質(zhì)纖維素溶解中起到主要功效，如多用途乳酸脫氫酶(Versatile Peroxidase,VP)等。除此之外，一些和氧自由基氧化還原反應(yīng)有關(guān)的小分子多肽或純天然介體等輔助化學(xué)物質(zhì)也涉及到木質(zhì)纖維素的協(xié)作溶解功效。那麼，能不能根據(jù)白腐菌的胞外木質(zhì)纖維素溶解系統(tǒng)軟件的科學(xué)研究搭建高效率木質(zhì)纖維素復(fù)合型溶解酶系，完成木質(zhì)纖維素的高效率溶解呢?

白腐細(xì)菌以及有關(guān)木質(zhì)纖維素溶解酶可以在綠色環(huán)保的標(biāo)準(zhǔn)下合理溶解木質(zhì)纖維素，是生物質(zhì)燃料“糖服務(wù)平臺(tái)”預(yù)備處理的有效途徑。早在90年代，就會(huì)有科學(xué)研究運(yùn)用黃孢原毛平革菌以及造成木質(zhì)纖維素酶開展木質(zhì)纖維素的溶解。細(xì)菌中的漆酶在木料、造紙行業(yè)等方面均有普遍的運(yùn)用，針對(duì)木料有一定的脫木質(zhì)素工作能力。Rodrigue等運(yùn)用白腐細(xì)菌代謝的胞內(nèi)酶液溶解玉米秸稈中的木質(zhì)纖維素，根據(jù)擺脫木質(zhì)素結(jié)構(gòu)天然屏障提升了玉米秸稈的甲基纖維素使用率。也有很多科學(xué)研究運(yùn)用白腐細(xì)菌代謝的木質(zhì)纖維素酶功效能使木質(zhì)纖維素甲基纖維素中木質(zhì)纖維素溶解5.2%～25.2%不一。也有一些研究發(fā)現(xiàn)不一樣種類木質(zhì)纖維素酶中間具有協(xié)同效應(yīng)，可以提升木質(zhì)纖維素溶解高效率。如Galliano等發(fā)覺運(yùn)用Lac與MnP與此同時(shí)功效于木質(zhì)纖維素，其木質(zhì)纖維素溶解率要大于獨(dú)立酶的溶解;王志剛磊、曾光輝等也依次發(fā)覺木質(zhì)纖維素的溶解與溶解管理體系中木質(zhì)纖維素酶活比率息息相關(guān);因而，根據(jù)發(fā)掘不一樣種類白腐菌胞外木質(zhì)纖維素溶解系統(tǒng)軟件中木質(zhì)纖維素酶資源并根據(jù)其木質(zhì)纖維素酶的協(xié)同效應(yīng)對(duì)策，可以完成木質(zhì)纖維素的復(fù)合型高效率溶解。2013年，宋麗麗等根據(jù)塑造標(biāo)準(zhǔn)提升，初次使微生物預(yù)備處理的功效與傳統(tǒng)式物理化學(xué)方式的作用非常，在最好塑造情況下，白腐菌預(yù)備處理后使玉米秸桿的葡萄糖水轉(zhuǎn)換率做到了91.41%,而以前Wang等選用高溫、稀堿預(yù)備處理木質(zhì)纖維素甲基纖維素后葡萄糖水的轉(zhuǎn)換高效率為90.43%。2016年根據(jù)綠色化學(xué)核心理念的微生物和酶催化反應(yīng)法也在進(jìn)一步的分析和快速發(fā)展當(dāng)中，在保存微生物和酶催化反應(yīng)環(huán)境保護(hù)零污染、耗能劣等優(yōu)勢(shì)的與此同時(shí)，又進(jìn)一步提高了其解決和催化反應(yīng)高效率。

文中簡(jiǎn)易講解了節(jié)能型、綠色環(huán)保的生物能源“糖服務(wù)平臺(tái)”微生物提練預(yù)備處理技術(shù)性，及其能在生物能源“糖服務(wù)平臺(tái)”上的運(yùn)用生物菌金屬催化劑。相比傳統(tǒng)式的有機(jī)化學(xué)金屬催化劑，生物菌金屬催化劑擁有節(jié)能型和環(huán)保節(jié)能的優(yōu)勢(shì)，可是也具有非常容易降解、催化反應(yīng)效果不高的難題。因此必須進(jìn)一步科學(xué)研究，能夠根據(jù)定向進(jìn)化、固定化、分子結(jié)構(gòu)更新改造等方式提升生物菌的催化反應(yīng)可靠性和高效率，進(jìn)而擴(kuò)張和發(fā)展趨勢(shì)生物菌在有機(jī)化學(xué)催化反應(yīng)中的運(yùn)用。

在高中化學(xué)教學(xué)環(huán)節(jié)中，能夠把文中信息和有機(jī)化學(xué)金屬催化劑融合起來，將綠色化學(xué)的觀念滲入在課堂教學(xué)中。在人教版高中化學(xué)教材也是有許多地區(qū)展現(xiàn)了“綠色化學(xué)”的核心理念，如：必需2第四章第二節(jié)“有機(jī)化學(xué)與資源開發(fā)利用、生態(tài)環(huán)境保護(hù)”中涉及到了生態(tài)環(huán)境保護(hù)與綠色化學(xué)。而金屬催化劑的定義早在人教九年級(jí)化學(xué)教材內(nèi)容中就已明確指出，學(xué)員也都非常熟悉。高中化學(xué)必需1第四章第四節(jié)根據(jù)“氨的生成”主題風(fēng)格學(xué)習(xí)活動(dòng)，規(guī)定掌握合成氨工藝的基本原理、原材料、關(guān)鍵機(jī)器設(shè)備、步驟和實(shí)際意義，了解到金屬催化劑的研發(fā)對(duì)推動(dòng)化工未來發(fā)展的積極意義，了解化工廠生產(chǎn)制造對(duì)我們自然環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展觀很有可能造成的危害。讓學(xué)員體驗(yàn)到化學(xué)變化的金屬催化劑很有可能不僅一種，挑選催化反應(yīng)實(shí)際效果更佳的金屬催化劑能最很多地提升化工高效率、減少能耗、從而降低對(duì)自然環(huán)境的不良危害。提升學(xué)員對(duì)催化反應(yīng)行業(yè)和細(xì)胞生物學(xué)交叉科學(xué)的興趣愛好，塑造創(chuàng)新精神與企業(yè)社會(huì)責(zé)任的有機(jī)化學(xué)學(xué)生核心素養(yǎng)，激起她們探尋前沿科學(xué)行業(yè)并志向處理我們?cè)庥霭l(fā)展趨勢(shì)難題的責(zé)任感。