纤维素生物技术

　　植物纤维是地球上最为丰富的可再生资源，具有转变成能源、食品、饲料、化工原料的巨大潜力，利用生物技术可使这个转变过程高效、清洁地进行。本书从植物纤维的主要组成（如纤维素、半纤维素和木质素）及其结构入手，提出了天然纤维素原料“组分分离”、“分层、多级利用”、“生物量全利用”等新概念，并在此基础上，重点介绍生物技术在天然纤维素原料中的应用。从中可以看到，将纤维素原料当成多级资源，通过生物技术的转化使其在生态农业、清洁能源、材料化工、制浆造纸等行业充分发挥作用，进而形成别具特色的天然纤维素原料生态工业园。本书可供从事纤维素科学研究、教学的科技人员及研究生阅读，也可为从事农业资源利用和产业开发的科技人员和管理人员提供参考。[前言]生物质是指由植物或动物生命体而衍生得到的物质的总称，主要由有机物组成。我国年产生物质总量近50亿吨（干重），含有的潜能相当于20亿吨石油，为我国当前一次性能源耗量的3倍。其中植物生物质如农作物秸秆、蔗渣、芦苇和竹子等，总量已超过10亿吨。就植物生物质的结构来看，主要由纤维素、半纤维素和木质素组成，本书姑且称这类生物质为天然纤维素原料。绿色化学的兴起，循环经济和可持续发展战略的提出，使天然纤维素原料转化和利用的研究受到高度重视和广泛应用。特别是随着生物技术的兴起与发展，为天然纤维素原料的充分利用提供了更为广阔的技术平台。关于生物技术在天然纤维素原料中应用的报道很多，但遗憾的是，国内至今没有一本关于天然纤维素原料生物技术方面的专著或出版物。为弥补这一缺憾，也为了将我们几十年来对天然纤维素原料生物技术进行大量研究所积累下的一些经验与国内的同行进行交流，在查阅大量文献的基础上，结合我们自身的工作，撰写了本书，希望借此书抛砖引玉，为我国在生物质利用技术方面得到更快的发展而尽绵薄之力！由于国内已经习惯将“天然纤维素原料、植物纤维原料或木质纤维素”统称为“纤维素”，因此把书名定为《纤维素生物技术》。本书首先从天然纤维素原料化学结构入手，接着重点介绍其生物学基础，而更大的篇幅则留给了生物技术在天然纤维素原料开发中的应用。作者在此领域十几年工作的成效，得益于山东大学微生物技术国家重点实验室高培基教授和曲音波教授的入门指导，得益于中国科学院过程工程研究所李佐虎研究员给予的工程学教育和无私帮助，使本人得到纤维素生物技术很好的系统培训；作者在该领域的研究得到了国家重点基础研究发展计划（“973”计划）（2004CB719700）、国家高技术研究发展计划（“863”计划）（2003AA514023）和中国科学院知识创新工程重要方向性项目（KJCX2SW206）的资助；另外，我的十几位研究生的研究工作对本书出版做出了重要贡献，特别是博士研究生徐建、刘丽英、李冬敏、靳胜英、丁文勇、迟菲以及博士后杨森参与本书中部分章节的写作和许多文字工作；在本书编著过程中，参考了大量国内外前辈和同行们撰写的书籍和期刊论文资料。在此一并表示衷心的感谢。书中有不当之处，诚请读者批评指正，并欢迎来函指导。

　　南云治嘉，1944年生于东京，日本金泽美术工艺大学产业美术专业毕业，平面设计师。著作：《色彩表现》、《视觉表现》、《丙烯画技法大全》、《色彩形象表》、《配色形象表》、《imagecolorsample》和《colorcoordinator》，以上为graphic公司出版。《color·image·chart》、《视觉构成》和《环境·空间·构成》，以上为东京设计学院出版社出版。《惊异的广告画颜料技巧》、《有趣的印刷便利贴》、《GG设计·基础篇》、《GG设计·特色篇》和《计算机设计入门》以上为日本实业出版社出版。《画材料理书》和《成为专业者的道路100人的轨迹》，以上为TARENSJAPNA出版。《日本的民具》为保育社出版，《诗集·只有一个人的读者》为教育出版中心出版，《梦想成真靠自己的护身符》为福昌堂出版，录像《艺术课程》16卷为TARENSJAPNA出版。现任：Harmege株式会社代表、东京设计学院教授、国际色彩教育研究会干事。

第1章 绪论
1.1 天然纤维素原料定义及特点
1.2 纤维素生物技术的重要性
1.3 纤维素生物技术的发展现状与前景
第2章 天然纤维素原料化学组成与结构
2.1 天然纤维素原料的主要成分
2.2 植物细胞壁生物结构
2.3 纤维素
2.4 半纤维素
2.5 木质素
第3章 纤维素生物学基础
3.1 降解天然纤维素原料的生物
3.2 纤维素酶学性质与酶解机制
3.3 纤维素酶解糖化
3.4 半纤维素生物转化
3.5 木质素生物转化
3.6 纤维素生物生态学基础
第4章 天然纤维素原料预处理与组分分离
4.1 天然纤维素原料组分分离概念的提出
4.2 天然纤维素原料预处理的必要性
4.3 天然纤维素原料预处理技术
4.4 组分分离
第5章 纤维素生物技术与生态农业
5.1 生物饲料
5.2 半纤维素与单细胞蛋白
5.3 生物肥料
5.4 生物农药
第6章 纤维素生物技术与清洁能源
6.1 乙醇的发酵制备
6.2 生物制氢
6.3 沼气的发酵制备
6.4 生物柴油
第7章 纤维素生物技术与材料化工
7.1 丙酮、丁醇的发酵生产
7.2 柠檬酸的发酵生产
7.3 乳酸和聚乳酸的发酵生产
7.4 半纤维素发酵生产化工原料
7.5 木质素生物转化化工产品
第8章 纤维素生物技术与制浆造纸
8.1 生物制浆
8.2 生物漂白
8.3 酶法脱墨
第9章 纤维素生物技术在其他工业中的应用
9.1 在纺织工业中的应用
9.2 在环境保护中的应用
9.3 在食品工业中的应用
9.4 在中药加工中的应用
9.5 在烟草加工中的应用
9.6 在发酵工业中的应用
第10章 纤维素生物技术生态工业模式
10.1 工业生态学
10.2 生态工业园区
10.3 天然纤维素原料生态工业园建设的关键技术
10.4 天然纤维素原料生物量全利用与生态工业工艺过程的分析
10.5 天然纤维素原料生物量全利用存在的问题
10.6 生态工业理念在纤维质原料生物量全利用技术中的应用
第11章 纤维素生物技术实验技术
11.1 纤维素酶发酵工程实验技术
11.2 分解纤维素原料相关酶系的测定方法2
11.3 天然纤维素原料成分分析方法
11.4 纤维素结构仪器分析方法
参考文献