1、生物质化学与工艺学 1. 简述生物质的定义、分类、来源和特点。 定义：指利用大气，水，土地等通过光合作用而产生的各种有机物，即一切直接或间接利用绿色植物光合作用形成的有机物质。包括除化石燃料外的植物，动物和微生物及其排泄及代谢物等。 分类：1 木质纤维素（植物根，茎，叶，果实外壳） 2 籽粒（粮食，果实）3甲壳素 特点：1 资源丰富 2 品种多样 3 用途广泛 来源：植物，微生物，动物.如农作物及其废弃物，木材及其废弃物等。2. 论述乳酸的来源、化学应用基础和工业利用现状。 来源：广泛存在于人体，动植物体和微生物体中，工业上生产乳酸主要由以下几个步骤：微生物选育-淀粉葡萄糖麦芽糖等合成乳酸底物
2、选择 -乳酸代谢途径调控 -乳酸发酵生产及提取纯化。 化学应用基础：能与水、乙醇、甘油混溶，不溶于氯仿、二硫化碳和石油醚。在常压下加热分解，浓缩至 50%时，部分变成乳酸酐，因此产品中常含有 10%15%的乳酸酐。由于具有羟基和羧基，一定条件下，可以发生酯化反应。 工业利用现状：乳酸目前主要在以下几个方面有工业利用：1.食品行业：作防腐保鲜剂和调味剂，酿造啤酒及乳制品等，酸味剂。2.医药方面：采用乳酸蒸汽消毒，作防腐剂、载体剂、助溶剂、药物制剂、pH 调节剂等，聚乳酸还是良好的手术缝合线。3.乳酸合成聚乳酸，聚乳酸在塑料制品，食品包装等行业有其独到的优点。3.论述从生物质生产糠醛的工艺过程、糠
3、醛的化学利用原理和途径？糠醛会与同种类化合物起反应，如乙醛和其他芳香化合物。芳香化合物糠醛稳定性比苯小，而且对氢化作用和其他加成反应的活性都远比其他芳香族化合物大。当加热至约 250 ，糠醛会分解为呋喃和一氧化碳，有时会爆炸性的分解。若与酸一起加热，糠醛会发生不可逆反应，形成坚硬的热固性树脂。途径：糠醛用来作为石化炼制品中的溶剂，从其他碳氢化合物中提炼二烯烃，制造合成橡胶还可与苯酚、丙酮、尿素反应制造树脂。这种树脂用于制造玻璃纤维、一些飞机零件和汽车制动器。糠醛也是生产呋喃和四氢呋喃溶剂的原料。羟甲基糠醛已在各种各样的热加工食品中使用。4. 简述天然油脂的结构、组成、分类及常见不饱和脂肪酸的分
4、布。组成：油脂是由多种高级脂肪酸如硬酯酸、软酯酸或油酸等跟甘油生成的甘油酯。天 然油脂大都为混甘油酯.分类：按来源分可分为植物油脂，动物油脂，微生物油脂按存在状态和脂肪酸组成可分为固态油脂和液态油脂。常见不饱和脂肪酸的分布：月桂酸（C12H24O2） ，硬脂酸（C18H36O2）,油酸（C18H34O2）,亚油酸（C18H32O2 ） ,花生酸（C20H40O2）等。主要分布在椰子油，棕榈仁油，动物油，花生油中） 。5.论述植物油的综合利用途径。 植物油主要有以下几种利用途径：1. 食用植物油脂：食用植物油脂是人类的重要副食品，主要用于烹饪、糕点、罐头食品等，还可以加工成菜油、人造奶油、烘烤油
5、等供人们食用。2 工业用植物油脂：其用途极为广泛，是肥皂、油漆、油墨、橡胶、制革、纺织、蜡烛、润滑油、合成树脂、化妆品及医药等工业品的主要原料。如加氢植物油制肥皂。6. 举例说明何为单糖的 D/L 构型、/ 构型和呋喃/吡喃构型？（以结构式表示） 凡离羰基最远的手性碳原子与 D-甘油醛构型相同的碳水化合物属于 D 型，相反的属于 L型。P12 例子。 单糖环化成呋喃糖或吡喃糖时，羰基碳原子变成了手性碳原子，半缩醛羟基与决定单糖构型的 C-5 上的羟基在碳链同侧的叫做 型，异侧的叫做 型。P13 例子。把具有含氧五元杂环的糖称为呋喃糖，具有含氧六元杂环的糖称为吡喃糖。P13 例子。 7. 淀粉的
6、分离方法有那些？简述其原理并比较其优缺点。 分离方法：温水浸出法；在不低于糊化温度下，直链淀粉溶于热水形成黏度低的溶液，而支链淀粉不能。用热水(60 - 80）处理淀粉，颗粒中的直链淀粉溶解出来，再用正丁醇生成结晶性复合物沉淀析出。再用大量乙醇洗去正丁醇，得直链淀粉。缺点：分离过程中淀粉仍保持颗粒状。 完全分散法：先将淀粉颗粒分散成为溶液，然后添加适当的有机物，使直链淀粉成为不溶性的复合物而沉淀。优点：不仅能破坏颗粒结构，而且还能完全排除脂类物质污染。 分级沉淀法；利用直链淀粉和支链淀粉在同一盐浓度下盐析所需温度不同而将其分离。 凝沉分离法；直链淀粉具有很强的凝沉性质，易形成结晶状沉淀析出。优
7、点：分离过程中不需用任何络合剂，产品的纯度高，支链淀粉不被化学试剂污染。缺点：能耗高。 电泳法；马铃薯中支链淀粉含有少量磷酸，具有负电荷，可利用电泳将直链淀粉和支链淀粉分离。 纤维素吸附法：利用直链淀粉能被纤维素吸附而支链淀粉不被吸附的性质可将它们分离。8. 如何制备乙酰丙酸？乙酰丙酸有那些用途？ 制备工艺：原料（生物质秸秆木屑等）酸水解成为还原糖，然后加热，在高温条件下将还原糖在短时间内转化为乙酰丙酸过滤浓缩减压蒸馏或萃取成品用途：可作为羧酸反应和酮反应，通过酯化、卤化、加氢、氧化脱氢、缩合以及其它化学反应，制得各种各样的产品。如用作塑料改性剂、溶剂、医药、工业化学品、香料、农药中间体、有机
8、合成中间体、聚合物添加剂、润滑油添加剂、表面活性剂、印刷油墨、橡胶助剂、化妆品添加剂（包括洗发剂、漱洗用品）等。还可用作树脂、医药、香料、涂料的原料和溶剂。在医药工业中，其钙盐可制成静脉注射剂和消炎注射剂等。它的低级酯可作食用香精或烟草香精。用本品制取的双酚酸可生产水溶性树脂，应用于造纸工业生产过滤纸。还可制取农药（如植物激素等） 、染料和表面活性剂等。 9. 植物的胞壁三大素指的是什么，它们在木材中占的比例如何？ 植物胞壁三大素指纤维素，半纤维素，木质素。木材中含纤维素约 40%-50%，针叶木材中含木质素 25%-30%，含半纤维素 25%-30%，阔叶木材中含木质素 20%-25%，含半
9、纤维素30%-40%。10. 纤维素与半纤维素有什么异同点？ 相同点：化学性质类似，都能进行水解，酯化，醚化，接枝共聚，交联，热解与燃烧等反应；都广泛存在于植物细胞壁中。同属于多聚糖，都是甙键连接，在碱性条件下降解；均含游离羟基具有亲水性。 不同点糖基种类：纤维素：单糖基构成的高聚物 半纤维素：两种或两种以上的糖基构成 结构型（分子形态）纤维素：典型的线型高聚糖无侧链 半纤维素：支链型，线型的但带短侧链 物理结构 纤维素：由结晶区和无定形区交错 半纤维素：一般无结晶区 聚合度 纤维素：平均 700015000 半纤维素：仅含 150-200 个糖基 在细胞壁中的作用 纤维素：骨架物质 半纤维素
10、：基本物质 吸湿性和润胀度 纤维素：吸附水只能进入无定形区，结晶区对润胀有限制作用 半纤维素：水分子容易进入，吸湿性和润胀度比纤维素高。11. 什么是木质素，木质素与纤维素和半纤维素有何不同？ 木质素，木质素是一种广泛存在于植物体中的无定形的、分子结构中含有氧代苯丙醇或其生物结构单元的芳香性高聚物。 不同：木质素：属于芳香族物质，是以苯丙烷为结构单元，同时有甲氧基的存在，分子结构中有复杂的官能团，包括羟基、羰基等。木质素通过醚键和碳键彼此连接成的三度空间结构的高聚物，在细胞壁中为结壳物质。 纤维素和半纤维素:属多糖类物质,都是苷键连接，可以酯化（乙酰化）或醚化，在适当条件下水解，在碱性条件下降
11、解，含有游离羟基具有亲水性。纤维素和半纤维素分别为线性结构和支链结构，在细胞壁中分别为骨架物质和粘结物质.12. 木质素磺酸盐的制备方法及其用途。 制备方法：传统的亚硫酸盐法制浆和其它改性的亚硫酸盐法制浆。用不同 pH 的亚硫酸盐溶液在 130-140 度加热蒸煮碎木。滤除纤维素，剩下纸浆废液，用石灰乳中和，除去不溶性的亚硫酸钙之后喷雾干燥法制备木质素磺酸盐。 用途：工业上：橡胶补强剂；分散剂和表面活性剂；粘合剂；皮革鞣剂制备；金属离子的吸附 农业：肥料；液体地膜；农药缓释剂；植物生长调节剂；饲料添加剂；沙土稳定剂；土壤改良剂；水面保水剂；水果和植物的杀菌防腐剂和栽培食用菌等。 医药上：抗凝血
12、剂；抗溃疡剂；抗炎剂；抑汗剂；杀菌剂；兴奋剂和壮身剂等。13. 蛋白质的组成元素主要有哪些，它与氨基酸是什么关系？ 蛋白质的组成元素主要有 C,H,O,N,P,S 等。蛋白质是由氨基酸通过肽键构成的聚合物。氨基酸脱水缩合蛋白质，蛋白质水解生成多种氨基酸，蛋白质由多种氨基酸结合形成。14. 什么是蛋白质的多级结构？影响蛋白质变性的因素有哪些？蛋白质多级结构：是指蛋白质分子中所有原子在三维空间中的排布。 一级结构：是指氨基酸通过共价键即肽键连接而成的线性序列。 二级结构：多肽链中彼此靠近的氨基酸残基之间由于氢键的相互作用而形成的空间关系；指多肽链的折叠方式，主要是 -螺旋和 - 折叠。 三级结构：
13、含 螺旋、 弯曲和 折叠或无规卷曲等二级结构的蛋白质，其线性多肽链进一步折叠成为紧密结构时的三维空间排列。 四级结构：两条或两条以上具有三级结构的多肽链聚合而成的具有特定三维结构蛋白质构象。 影响蛋白质变性的因素： 1 物理因素：热（大于 40-50） ；冷冻（酶失活） ；流体静压；辐射；剪切； 化学因素：pH,过渡金属和高浓度的盐，有机溶剂，有机化合物的水溶液15. 如何提取和制备甲壳素和壳聚糖，它们有何异同（用分子结构式表示）？ 甲壳素和壳聚糖的生产工艺流程：虾蟹壳（清洗除砂）-净壳（浸酸脱钙（4%-6%HCl ） ）-除去无机盐的壳（清洗脱蛋白，10%烧碱液煮）- 清洗（脱色，漂白， 1
14、%KMnO4，NaHSO3溶液或日光漂白）-烘干-甲壳素-（脱乙酰基，40% 浓烧碱液煮）- 清洗，烘干-壳聚糖 P4 结构式，P203 页结构式。 甲壳素脱乙酰化得到壳聚糖16. 作为一种重要的生物质平台化合物丁二酸的用途有哪些？ 主要有以下 5 类用途：第一类为表面活性剂、清洁剂、添加剂和起泡剂；第二类为离子鳌合剂；第三类是在食品行业中作为酸化剂、pH 改良剂和抗菌剂；第四类是与健康有关的产品，包括医药、抗生素、氨基酸和维生素的生产；第五类是作为生物可降解塑料聚丁二酸丁二醇酯（PBS）的主要原料。17. 什么是乳酸和聚乳酸？ 乳酸：无色液体，无气味，具有吸湿性。分子式 C3H6O3，,熔点
15、 18。沸点 122（2kPa) 。与水、乙醇、甘油混溶，不溶于氯仿、二硫化碳和石油醚。广泛存在于人体，动植物及微生物中。生物体中无氧呼吸的产物。 聚乳酸：（PLA） ，单个的乳酸分子中有一个羟基和一个羧基,多个乳酸分子在一起,-OH 与别的分子的-COOH 脱水缩合,-COOH 与别的分子的-OH 脱水缩合,就这样形成的聚合物,叫做聚乳酸，是以乳酸为主要原料聚合得到的高分子聚合物。常温下白色粉末状固体，可溶于氯仿，二氯化烷，四氢呋喃；不溶于脂肪烃，甲醇等，具有良好的生物降解性，兼容性和可吸收性。自然界中能被微生物分解成水和二氧化碳。 18. 从天然基础原料如何制备壳聚糖（画出工艺路线图说明）
16、？ 甲壳素和壳聚糖的生产工艺流程：虾蟹壳（清洗除砂）-净壳（浸酸脱钙（4%-6%HCl ） ）-除去无机盐的壳（清洗脱蛋白，10%烧碱液煮）- 清洗（脱色，漂白， 1%KMnO4，NaHSO3溶液或日光漂白）-烘干-甲壳素-（脱乙酰基，40% 浓烧碱液煮）- 清洗，烘干-壳聚糖 （工艺路线说明图在 P204 页）18. 从天然基础原料如何制备壳聚糖（画出工艺路线图说明）？ 甲壳素和壳聚糖的生产工艺流程：虾蟹壳（清洗除砂）-净壳（浸酸脱钙（4%-6%HCl ） ）-除去无机盐的壳（清洗脱蛋白，10%烧碱液煮）- 清洗（脱色，漂白， 1%KMnO4，NaHSO3溶液或日光漂白）-烘干-甲壳素-（脱
17、乙酰基，40% 浓烧碱液煮）- 清洗，烘干-壳聚糖 （工艺路线说明图在 P204 页19. 什么是茶多酚？如何从茶叶中提取茶多酚？ 茶多酚是茶叶中多酚类物质的总称，包括黄烷醇类、花色苷类、黄酮类、黄酮醇类和酚酸类等。又称茶鞣或茶单宁，是形成茶叶色香味的主要成份之一，也是茶叶中有保健功能的主要成份之一。具有解毒和抗辐射作用，能有效地阻止放射性物质侵入骨髓，并可使锶 90和钴 60 迅速排出体外，被誉为“辐射克星” 。 白色晶体；易溶于水及有机溶液，味苦涩，是一种稠环芳香烃。 从茶叶中制备茶多酚的传统方法主要分为以下几类。1 溶剂提取法：将茶叶用极性溶剂浸渍，把浸取液进行液液萃取分离，最后浓缩得到
18、产品。2 离子沉淀法：用金属沉淀茶多酚，使其与咖啡碱分离。3 柱分离制备法：凝胶柱、吸附柱和离子交换柱法。此项技术的关键是柱填充料和淋洗。4 将超临界 CO2 萃取技术与传统提取、浓缩和萃取技术相结合，制备高纯度茶多酚新工艺。 20. 茶多酚的应用领域有哪些？ 抗脂质过氧化，预防衰老。茶多酚对自由基的清除作用使其能阻止体内脂质过氧化进行。茶多酚可以抑制皮肤线立体中脂氧合酶和脂质过氧化作用，从而起抗衰老效应。 对重金属盐和生物碱中毒的抗解作用。茶多酚对重金属具有强的吸附作用，能与重金属形成络合物而产生沉淀，有利于减轻重金属对人体产生的毒害作用。另外，茶多酚还具有改善肝功能和利尿的作用，因而对生物
19、碱中毒有较好的抗解作用。防辐射损伤，减轻放疗的不良反应。茶多酚具有优异的抗辐射功能，茶多酚可吸收放射性物质，阻止其在人体内扩散，被称为天然的紫外线过滤器。茶多酚能够阻挡紫外线和清除紫外线诱导的自由基，从而保护黑色素细胞的正常功能，抑制黑色素的形成。同时对脂质氧化产生抑制，减轻色素沉着。 防龋固齿和清除口臭的作用。茶多酚类化合物可以杀死在齿缝中存在的乳酸菌及其他龋齿细菌，具有抑制葡萄糖聚合酶活性的作用，使葡萄糖不能在菌表聚合，这样病菌就不能在牙上着床，使龋齿形成的过程中断。 所以，根据以上茶多酚的优点，它应用于化妆品中，有着祛斑、美白的功效，安全、无副作用的，且可以大大改善化妆品的使用性能, 是
20、一种安全的、来源广泛的、极有发展潜力的新型化妆品抗氧化剂和美白剂。21. 简述香料、香精。从香料在香精中的作用出发，可分为几种，请简要说明。 香料：是能被嗅觉嗅出气味或味觉品出香味的物质，是调制香精的原料，可以是单体也可以是混合物。 香精：由人工调配出来的或由发酵、酶解、热反应等方法制造的含有多种香成分的混合物，又称调和香料。 不论是哪种类型的香精，按照香料在香精中的作用，大都是由以下五个部分组成。 1、主香剂（Base）：亦称主香香料。是决定香气特征的重要组分，是形成香精主体香韵和基本香气的基础原料，在配方中用量较大。因此主香剂香料的香型必须与所要配制的香精香型一致。在香精配方中，有时只用一
21、种香料作主香剂，但多数情况下都是用多种香料作主香剂。2、和香剂(Blender)：亦称协调剂。是调和香精中各种成分的香气，使主香剂香气更加突出、圆润和浓郁。因此用作和香剂的香料香型应和主香剂的香型相同。3、修饰剂(Modifier)：亦称变调剂。是使香精香气变化格调，增添某种新的风韵。用作修饰剂的香料香型与主香剂香型不同，在香精配方中用量较少，但却十分奏效 。4、定香剂(Fixative)：亦称保香剂。定香剂不仅本身不易挥发，而且能抑制其它易挥发香料的挥发速度，从而使整个香精的挥发速度减慢，留香时间长，使全体香料紧密结合在一起，使香精的香气特征或香型始终保持一致，是保持香气持久稳定性的香料。5
22、、香花香料(Floral composition)：其作用是使香精的香气更加甜悦，更加接近自然花香。主要采用各种香花精油。22. 简述醌类天然化合物定义、分类及作用。 定义：指天然醌类或容易转变为具有醌类性质的化合物，以及在生物合成方面与醌类有密切联系的化合物。 分类：按结构类型可分为苯醌类，萘醌类，菲醌类和蒽醌类。 作用：主要是药用：泻下作用和抗菌作用止血作用等。23. 游离醌类的提取方法通常有哪些？ 24. 如何分离游离羟基蒽醌？ 2.层析法：吸附剂硅胶、聚酰胺。25. 生物碱的定义、特点和分类。简述生物碱的常规提取方法和原理？ 定义：来源于生物界（主要是植物界）的一类具有生物活性的含氮有
23、机化合物。 特点：多有较复杂的环状结构，氮原子结合在环内；多呈碱性，可与酸成盐；多具有显著的生理活性。 分类：按化学结构分为：有机胺类（麻黄碱、秋水仙碱） ；杂环衍生物类；甾体生物碱类（浙贝碱、番茄碱）和萜类生物碱（乌头生物碱、猕猴桃碱）四类。杂环生物碱包括：1.吡咯啶衍生物类；2.吡啶衍生物类；3.托品烷衍生物类；4.喹啉衍生物类和异喹啉衍生物类；5.吲哚衍生物类；6.其他类（如大环生物碱抗癌作用的美登碱、治疗类风湿关节炎的雷公藤碱及雷公藤次碱） 。 提取方法和原理：除个别具有生物碱挥发性的生物碱（麻黄碱）可用水蒸汽蒸馏法提取外，一般情况下，总生物碱的提取均采用溶剂法提取。依据生物碱的存在状
24、态（游离、盐）及溶解性来选择溶剂。26. 生物碱的存在形式有哪些？ 生物碱的存在形式主要有游离碱，盐类，苷类，酰胺类，N 氧化物，氧杂缩醛类。其中在植物体中绝大多数的生物碱是以盐类的形式存在的。 27. 什么是天然胶黏剂，如何分类，有何特点？ 天然胶黏剂是由天然有机化合物为黏料配制而成的胶黏剂。根据来源可分为动物胶黏剂、植物胶黏剂、矿物胶黏剂及海洋天然胶黏剂等类型。根据其化学组成成分有蛋白质胶黏剂、碳水化合物胶黏剂和其他天然树脂胶黏剂等类型。特点是原料易得，可以直接取自于大自然；价格低廉；生产工艺简单；使用方便；大多为低毒或无毒；能够降解，不产生公害。 28. 天然有效成分的提取方法通常有哪些
25、？ 天然有效成分的提取方法主要有溶剂提取法、色谱分离法，分子蒸馏法，膜分离技术，水蒸气蒸馏法、升华法和超临界提取法。 溶剂提取法是根据天然有效化学成分与溶剂间“相似相溶”的原理，依据各类成分溶解度的差异，选择对所提成分溶解度大、对杂质溶解度小的溶剂，依据“浓度差”原理，将所提成分溶解出来的方法。 水蒸气蒸馏法：适于具有挥发性、可随水蒸气蒸馏不被破坏，与水不反应、且与水分层的成分的提取。 升华法：天然有效成分中的某些固体成分在受热低于其熔点的温度下，不经液态直接成为气态，经冷却后又成为固态，从而与天然组织分离的提取方法。 29. 影响溶剂法天然有效成分提取效果的因素有哪些？ 影响因素：被提取物质
26、及溶剂的极性差别；提取溶剂的选择；被提取物粉碎度，被提取物越细、表面积越大，提取效率越高。但太细，对成分的吸附也越强。因此水提取宜用粗粉；用有机溶剂可细些,以 20 目为好；提取温度：一般热提效率高，但要考虑有些成分温度高易破坏，应选择适宜温度；提取时间：一般提取时间长提出量大。但被提成分在细胞内外溶解一旦平衡，时间长即无意义。一般热水提以 1/21hr 为宜，乙醇提 1hr 为宜。浓度差:浓度差是原料组织内的浓度与外周溶液的浓度差异。浓度差越大，扩散推动力越大，越有利于提高浸出效率。 30. 画出 pH 值梯度法分离天然物质的模式图，并进行说明。一般 pH12,酸性物质呈离解状态，易分配于水
27、中；碱性物质则呈非离解状态存在。据此,可采用图示在不同 pH 缓冲溶液与有机溶剂中进行分配的方法,使酸性、碱性、中性及两性物质得以分离。 31. 简述色谱柱分离天然产物的原理和方法。 原理：利用被分离的诸物质在互不相溶的两相中分配系数的微小差异进行分离。当两相作相对移动时，被分离物质在两相之间反复多次分配，使原来微小的差异累加产生效果，形成差速移动，是各组分在柱内移动的同时逐渐分离。 方法：气象色谱法、液相色谱法、离子色谱法 32. 给出以淀粉和纤维素制备燃料乙醇的工艺流程，并指出它们的异同。 以淀粉类制备：以玉米为例，其生产过程包括玉米粉碎，脱胚制浆，液化，糖化，发酵，蒸馏，脱水和变性。工艺
28、流程图见书本 P175 以纤维素制备：预处理纤维素和半纤维素，去除阻碍糖化和发酵的物质，使更容易被降解和发酵。用酸或酶水解聚合物成单糖，用乙醇发酵菌发酵六碳糖和五碳糖成乙醇，分离和浓缩乙醇。工艺流程图见书本 P177. 同：首先糖化，然后发酵 异：纤维素糖化条件比较苛刻，需要高温高压，不经济 33. 什么是生物柴油，它有什么特点？ 生物柴油是指以油料作物、野生油料植物和工程微藻等水生植物油脂以及动物油脂、餐饮垃圾油等为原料油通过酯交换工艺制成的可代替石化柴油的再生性柴油燃料。 特点：1)含水率较高，最大可达 30%-45%。水分有利于降低油的黏度、提高稳定性，但降低了油的热值；2)pH 值低，
29、贮存装置最好是抗酸腐蚀的材料；3) 密度比水小；4)具有“老化”倾向，加热不宜超过 80，宜避光、避免与空气接触保存；5)润滑性能好；6）优良的环保特性：硫含量低，二氧化硫和硫化物的排放低、生物柴油的生物降解性高达 98，降解速率是普通柴油的 2 倍，可大大减轻意外泄漏时对环境的污染；7）较好的低温发动机启动性能；8）较好的安全性能：闪点高，运输、储存、使用方面安全；9) 十六烷值高，燃烧性能好于柴油；10) 无须改动柴油机，可直接添加使用。 33. 什么是生物柴油，它有什么特点？ 生物柴油是指以油料作物、野生油料植物和工程微藻等水生植物油脂以及动物油脂、餐饮垃圾油等为原料油通过酯交换工艺制成
30、的可代替石化柴油的再生性柴油燃料。 特点：1)含水率较高，最大可达 30%-45%。水分有利于降低油的黏度、提高稳定性，但降低了油的热值；2)pH 值低，贮存装置最好是抗酸腐蚀的材料；3) 密度比水小；4)具有“老化”倾向，加热不宜超过 80，宜避光、避免与空气接触保存；5)润滑性能好；6）优良的环保特性：硫含量低，二氧化硫和硫化物的排放低、生物柴油的生物降解性高达 98，降解速率是普通柴油的 2 倍，可大大减轻意外泄漏时对环境的污染；7）较好的低温发动机启动性能；8）较好的安全性能：闪点高，运输、储存、使用方面安全；9) 十六烷值高，燃烧性能好于柴油；10) 无须改动柴油机，可直接添加使用。
31、 34. 目前制备生物柴油的方法有哪些？ 物理法：包括直接混合法和微乳液法；化学法：裂解法，酯交换法和酯化法；生物法：生物酶催化剂合成生物柴油技术。 酸碱催化酯交换法：油类酯与醇在催化剂作用下酯交换得到脂肪酸甲酯与甘油。以植物油或废弃油脂为原料，经过预处理，加入甲醇与催化剂酯交换反应，分层，分离废水和甘油，并精制得到生物柴油。 生物酶催化酯交换法：有游离脂肪酶作催化剂和固定脂肪酶作催化剂，全细胞酶作催化剂等。 超临界甲醇法：不用催化剂，反应时间较短，反应转化率较高。原料与甲醇进入反应器反应，反应后甲醇回收，反应产物分相，蒸甲醇得生物柴油和甘油。35. 生物质能源及其未来的发展趋势.生物质能源：
32、生物质能即太阳能以化学能形式贮存在生物中的一种能量,是以生物质为载体的唯一可再生碳源,它可转化为常规的固态、液态和气态燃料,取之不尽，用之不竭，是一种可再生的能源. 生物质能源未来发展趋势： 中国：主要在气化、固化、热解和液化开展研究开发工作。 生物发酵制气技术：20 世纪 70 年代在农村开展，已经形成工业化，技术亦趋成熟。已向发展中国家推广。利用的原料主要是动物粪便和高浓度的有机废水。2000 年开展的陈化粮制乙醇工程。总年产百万吨乙醇。在吉林、河南、黑龙江实现乙醇汽油的销售。存在的问题是耗粮过多。 我国生物质的固化技术在八十年代中期开始，现已达到工业化规模生产。 生物能开发必须克服两个关
33、键障碍。一是降低生物能成本, 只有生物能产品的价格低于市场同类型的化石能源价格, 它才会被消费者接受; 其次, 利用生物能不能对生态环境产生不利影响,不能对粮食安全构成威胁。就如何扩大生物能在中国的开发和利用, 有大量的研究分析,概括起来主要是技术、资金保证、产业形式和政策扶持等方面。 未来 20 年生物能源基本发展策略： 农村能源 用生物能作为农村补充能源 工业化利用 促进成熟技术的产业化 技术前沿与新技术 提高利用价值，实现多途径利用 基础理论研究 重视解决重大科技问题 资源发展 开发新的生物质资源 进人 21 世纪，生物质产业则从原料到产品再为农业开创了第三战场，一个“三农” 、能源和环
34、境并举，产品附加值高和市场潜力无限的第三战场。种植业不再是粮-经一饲三元结构，而是粮一经一饲一能四元结构。 36. 简述国家对生物质利用的政策和激励措施。 为了促进生物质能利用技术的发展，中央政府和各级地方政府制定相应的经济激励政策和限制性政策，支持生物质能的研究和推广。加强立法，从法律上保证可再生能源的发展(包括生物质能)。在现阶段，指定相应的保护政策和经济激励政策，促进生物质能投资的增长。同时对生物质能实行价格和税收优惠，增强与常规能源的竞争力。在设立研究开发项目方面，要从长计议，制订长远的战略措施和规划发展生物质能利用技术，明确每一个时期的发展目标，并根据这些目标安排具体研究任务，为今后
35、发展的重大技术作基础研究和技术储备.37. 论述生物质能的特点、利用现状和发展趋势。 特点：资源丰富，品种多样，用途广泛。利用现状：中国生物能市场现状及发展趋势：主要在气化、液化、固化和热解开展研究开发工作。生物发酵制气技术：20 世纪 70 年代在农村开展，已经形成工业化，技术亦趋成熟。已向发展中国家推广。2000 年开展的陈化粮制乙醇工程。总年产百万吨乙醇。 未来20 年生物能源基本发展策略： 农村能源 用生物能作为农村补充能源 工业化利用 促进成熟技术的产业化 技术前沿与新技术 提高利用价值，实现多途径利用 基础理论研究 重视解决重大科技问题资源发展 开发新的生物质资源 38. 阐述单糖
36、在物质和能量转化中扮演的重要角色？ 生物质利用中一般将纤维素等无法直接利用转化的物质转化为单糖，然后再合成其他生物基产品。一般来说生物生命活动中糖类最终都要分解成单糖才能够被利用，单糖是可以供能和转化为脂肪的物质，在生命活动中不可或缺。 39. 简述糖类与碳水化合物的区别与联系。 碳水化合物是由碳、氢和氧三种元素组成，由于它所含的氢氧的比例为 2:1，和水一样，故称为碳水化合物。糖类化合物也由这三种元素组成，分子中 H 和 O 的比例通常也和水一样，可用通式 Cm（ H2O ）n 表示。因此，曾把这类化合物称为碳水化合物。但是后来发现有些化合物按其构造和性质应属于糖类化合物，可是它们的组成并不
37、符合 Cm（H2O ）n 通式，如鼠李糖（C6H12O5） 、脱氧核糖（C5H10O4 ）等；而有些化合物如乙酸（C2H4O2 ） 、乳酸（C3H6O3）等，其组成虽符合通式 Cm（H2O ）n，但结构与性质却与糖类化合物完全不同。所以，碳水化合物这个名称并不确切，但因使用已久，迄今仍在沿用。40. 从化学利用的角度阐述单糖利用的途径。 单糖的羰基可以进行加成、氧化、还原反应；羟基能够进行醚化和酯化反应。单糖可以被还原生成多元醇，而多元醇可以用于化妆品和药物。单糖还可以发生递升和递降反应，生成高一级或者低一级的糖。单糖的酯化和醚化以及生成糖苷键的反应以及单糖成脎反应能够得到不同的糖类物质。 4
38、1. 举例说明单糖的工业生产流程和实际利用情况。 淀粉制取葡萄糖的工艺(1)工艺流程：红薯淀粉- 调和-糖化-中和- 脱色-蒸发-结晶- 分蜜轧糖-结晶精制啼-烘干碾粉-包装 D-木糖自然界存量丰富，以多糖的形式存在于玉米芯、棉籽壳、谷类秸秆中。 上述原料经13%的盐酸加热得到糠醛，再用 8%左右的硫酸处理得到 D-木糖。 木糖与葡萄糖的化学性质相似，可以还原为相应的醇，在中国，木糖是生产木糖醇的主要原材料，已经被多个国家批准为无热量甜味剂。 43. 论述糠醛的生产工艺、化学利用途径和产品。 糠醛由农副产品中所含聚戊糖裂解后脱水而得，是制备多种药物和工业产品的原料。由糠醛制得的 1，6-己二胺
39、H2N-（CH2）6-NH2为制取尼龙 66 的原料；由糠醛制得的呋喃经电解还原，还可制成丁二醛，后者为生产药物阿托品的原料；糠醛可代替甲醛与苯酚缩合，制造酚醛树脂。 44. 论述糖基化合物在聚合物工业中的地位和作用。 糖类是生物体的重要组成部分，在很多生命过程中起着举足轻重的作用。含糖聚合物，在一定程度上能够模拟细胞表面寡糖链结构，并和蛋白质，细胞，病原体等多价相互作用，从而在病原体检测，毒素抑制剂以及免疫调节等生物医学领域有着潜在的应用价值。目前，含糖聚合物主要通过可控自由基聚合含糖乙烯基单体以及通过功能化侧基，实现聚合后“糖修饰”而成。然而，这种以乙烯基单体聚合得到的含糖聚合物其不可降解
40、性，以及缺乏规整的空间构，限制了其在生物医学领域的应用。含糖聚多肽则弥补了上述的缺点，不但拥有出色生物相容性，生物可降解性，还具备了规整的二级结构，能够更好地模拟自然存在的糖蛋白，并用作生物医学材料与生物活性物质相互作用。45. 简述淀粉的定义、结构、性质、分类和来源。 定义：多糖类天然高分子碳水化合物，植物光合作用的最终产物。 结构：基本构成单元为 D-葡萄糖，葡萄糖脱去水分后经由糖昔键连接在一起所形成的共价聚合物。淀粉聚合物有两种类型，即直链型和支链型。 性质：物理性质：白色粉末，其颗粒一般不溶于有机溶剂（除二甲基亚砜等少数有机溶剂） ，吸湿性很强，有亲水性，颗粒具有渗透性，天然淀粉会糊化
41、。化学性质：水解生成葡萄糖，在热，氧化剂等作用下能发生分解，生成多种产物，分子中含有大量羟基，能发生酯化反应，醚化反应等。其另一个重要反应时水解反应，也称糖化反应，工业上用来制淀粉糖浆。分类：淀粉可分为直链淀粉和支链淀粉。 来源：谷类，薯类，玉米，豆类植物中含有较丰富的淀粉。 46. 如何从天然植物中提取淀粉？ 高等植物中淀粉主要存在质体内，以淀粉粒的形式存在，将淀粉粒完全分散在热的水溶液里，然后用第 7 题中的温水浸出法，完全分散法，分级沉淀法，电泳法，纤维素吸附法等方法分离得到直链淀粉和支链淀粉。47. 论述淀粉利用的化学基础。成脂作用：淀粉分子既可以与无机酸(如硝酸、硫酸及磷酸等) 作用
42、，生成无机酸醋，也可以与有机酸(如甲酸、乙酸等 )作用生成有机酸醋。如淀粉可以形成乙酸淀粉醋；直链淀粉分子的乙酸酯和乙酸纤维素具有同样的性质，强度和韧性都较高，可制成薄膜、胶卷和塑料；淀粉的硝酸酯可以用来做炸药。烷基化作用：淀粉中的羟基可以醚化（羧甲基淀粉、羟乙基淀粉、羟丙基淀粉、淀粉丙烯醚等） ；离子化、交联、接枝共聚（淀粉衍生物）等48. 举例说明淀粉基精细化学品的生产、性质和应用。 1.全淀粉材料：将淀粉分子变构而无序化，形成具有热塑性的淀粉树脂，再加入极少量的增塑剂等助剂。例如：土豆淀粉在甘油和水作增塑剂时，通过反应挤出得到热塑性淀粉材料。 据报道还可以采用含有氨基的化合物作为增塑剂制
43、备热塑性淀粉塑料，得到的全淀粉材料不仅拥有优良的力学性能，还提高了材料的稳定性。 2.共混淀粉材料:淀粉以颗粒或糊化形式与合成高分子或其他天然高分子通过物理共混加工而成的淀粉材料。例如：淀粉与聚烯烃通过物理改性或化学改性的方法制得相容性好混合均匀的淀粉-降解材料，或者与其他一些天然高分子（如纤维素、半纤维素、木质素、果胶、甲壳素、蛋白质等）符合制得完全降解的淀粉基材料，可以被土壤完全分解，对环境的影响也是良性的。49. 论述天然淀粉变性的各种途径和工艺条件。 变性淀粉主要有以下几种途径：物理变性淀粉：用物理方法处理所得的变性淀粉。如预糊化淀粉等。 化学变性淀粉：用各种化学试剂处理得到的变性淀粉
44、。如交联淀粉、酯化淀粉等。 酶法变性(生物改性)淀粉：用各种酶处理所得到的变性淀粉。如 - 环糊精等。 复合变性淀粉：氧化交联淀粉、交联酯化淀粉。 （预糊化淀粉，热解糊精，酸变性淀粉，氧化淀粉，交联淀粉，酯化淀粉） 工艺条件：浓度：5% -25%(水，干法); 35% -40%(淀粉，湿法) ；温度:与淀粉的品种以及变性要求有关，一般为 20-60 ，一般低于淀粉的糊化温度( 糊精、酶法除外)；pH: 除酸水解外， pH 控制在 7 -12 范围;介质 :水; 高取代度的产品采用有机溶剂作为反应介质，另外可添加少量盐(如 NaCl 、Na2S04 等)；纯化：根据产品质量要求，水或溶剂洗涤 2
45、-3 次；干燥：采用气流干燥，使水分含量降到安全水分以下。 预糊化淀粉生产工艺：包括加热原淀粉乳使淀粉颗粒糊化、干燥、磨细、过筛、包装等工序。生产方法有滚筒干燥法、喷雾干燥法和挤压法，相应的设备为滚筒干燥机、喷雾干燥塔或挤压机。 1， 热解糊精生产工艺：生产工艺流程为:淀粉预处理预干燥热转化冷却热解糊精。 3， 次氯酸氧化淀粉：50. 简述纤维素的来源、结构与性质。 来源：自然界植物细胞壁中。如麻、麦秆，甘蔗渣等，都是纤维素的丰富来源。 结构：D- 葡萄糖以 -1 ，4-糖苷键组成的大分子多糖，分子量约 5 万至 25 万，分子式（C6H10O5）n。性质：物理性质：吸湿与解吸性，溶胀与溶解性
46、，热降解性。化学性质：降解反应，酯化和醚化，接枝共聚和交联反应等。51. 简述木质素的结构、性质和化学利用途径及产品。性质：物理性质：1，溶解性：原木木素不溶于任何溶剂，分离的木素因发生降解等反应，部分溶解。2，热性质：无定型热塑性高聚物，只有玻璃态转化性质，在玻璃态以下，木质素呈玻璃固态，在玻璃化温度以上，分子链发生运动，木素软化发黏，并具有黏胶力。 化学性质：1，卤化反应，生成卤化木素。2，磺化反应，生成木素磺酸盐。3，氧化反应。4，与甲醛反应。5，热解反应。 化学利用途径：木质素磺酸化或在碱的水溶液中加工，生产碱木素和木质素磺酸盐，进而生产下一步产品。 产品：混凝土减水剂，染料分散剂，农
47、药分散剂，水处理剂，沥青乳化剂，农药缓释剂，饲料添加剂，高分子化学品等52. 举例说明纤维素基精细化学品的生产、性质和应用。 纤维素基精细化学品主要包括乙酸纤维素，羟乙基纤维素，羧甲基纤维素，微晶纤维素。现以乙酸纤维素为例说明：生产过程：1.预处理:包括活化和处理；2.酯化:3. 水解； 4.沉淀和提纯；5.回收。连续法生产：有柔韧、透明、光泽好、强度高、韧性好、熔融流动性好、易成型加工、热塑性等特点；对光稳定，不易燃烧；在稀酸、汽油、矿物油和植物油中稳定；无味、无毒，加热后软化，普通乙酸纤维素的软化点约在 180240 之间。应用：广泛地用于纺织纤维、膜材料，胶片、涂料及其他诸多领域。53.
48、 论述乙酰纤维素的性质、生产工艺和应用。同上题例子补充。生产工艺：连续法、半连续法54. 简述天然油脂的结构、组成、分类及常见不饱和脂肪酸的分布。组成：油脂是由多种高级脂肪酸如硬酯酸、软酯酸或油酸等跟甘油生成的甘油酯。天然油脂大都为混甘油酯。分类：根据结构中烃基的不同，可分为：（1）单甘油酯（R1、R2 、R3 相同。 ） （2）混甘油酯（R1 、R2、R3 不同。 ）单不饱和脂肪酸：主要有C14：1，(豆蔻油酸)、C16：1(棕榈油酸) 、C18 ：l(油酸) 。这些脂肪酸常温下为液态，无气味，主要存在于植物油、鱼类及海产生物中。多不饱和脂肪酸：较重要的多不饱和脂肪酸有 C18：2(亚油酸)
49、、C18：3(亚麻酸) 、C20 ：4( 花生四烯酸 )、C22：6 (DHA)、C20 ：5(EPA) 等。这些脂肪酸常温下及在冰箱中都为液态。亚油酸、亚麻酸和花生四烯酸主要分布在植物油中，DHA、EPA 主要产自深海鱼油和海生动物脂肪中。已发现上述脂肪酸对机体正常的生长发育有至关重要的作用，都是机体所需的功能性物质55. 简述不饱和脂肪酸的化学利用途径（可以化学方程式表示） 。 1、制造表面活性剂 2、制备塑料增塑剂 3、毛纺工业用于制备抗静电剂和润滑柔软剂 4、经氧化制备壬二酸，是聚酰胺树脂(尼龙) 的原料 5、作为化学试剂、用作色谱对比样品及用于生化研究，核定钙、氨、铜，测定镁、硫等。56. 综述油酸生产壬二酸的进展。1、以工业油酸为原料，以高锰酸钾为氧化剂，采用正交设计法进行实验条件优化，制备壬二酸。2、以油酸为原料，高锰酸钾为氧化剂，经氧化分解、沸水萃取、活性炭吸附脱色等过程制备壬二酸。3、以油酸为原料，臭氧一过氧化氢为氧化剂，经联合氧化、重结晶等过程制备壬二酸。4、以 30%过氧化氢作为氧化剂，在相转移试剂和磷钨酸催化剂作用下催化油酸制备壬二酸。5、以工业级油酸为原料，醋酸为溶剂， MoO3 为
