未来可持续发展的新动力-秸秆发酵制酒精

秸秆是丰富的可再生资源,主要由纤维素、半纤维素和木质素组成。秸秆经过预处理,水解和发酵可生成乙醇。秸秆生产乙醇的工艺包括预处理,水解和发酵。发酵方法有直接发酵法、间接发酵法、混合菌种发酵法、同时糖化发酵法(Simultaneous Saccharification and Fermentation)和非等温同时糖化发酵法(Nonisothermal Si-multaneous Saccharification and Fermentation)以及固定化细胞发酵法。介绍了秸秆生产乙醇几个关键工艺的最新进展。     

生物质发酵生产乙醇的研究进展

生物质是一种广泛存在的可再生资源,经发酵生产乙醇所用的天然生物质资源原料主要分为3类:糖、淀粉和纤维素物质.木质纤维原料发酵生产乙醇,要先对原料进行热机械法、自动水解法、酸处理法、碱处理法、有机溶剂处理法、生物法等预处理;发酵工艺方式有直接发酵法、间接发酵法、混合菌种发酵、同步糖化发酵法(SSF法)、非等温同步糖化发酵法和固定化细胞发酵法(NSSF法).用木糖发酵生产乙醇的微生物有管囊酵母(Pachysolen tannophilus)、树干毕赤酵母(Pichia stipits)和休哈塔假丝酵母(Candida shechatae)等.对利用生物质资源生产乙醇还应在纤维素酶、混合糖的发酵及生产工艺上进行深度的研究.     

玉米秸秆发酵生产乙醇的研究进展

秸秆是丰富的可再生资源，主要由纤维素、半纤维素和木质素组成。秸秆经过预处理，水解和发酵可生成乙醇。秸秆生产乙醇的工艺包括预处理，水解和发酵。发酵方法有直接发酵法、间接发酵法、混合菌种发酵法、同时糖化发酵法和非等温同时糖化发酵法以及固定化细胞发酵法。介绍了秸秆生产乙醇几个关键工艺的最新进展。     

纤维素酶转化木质纤维素生物质生产乙醇的研究进展

木质纤维素生物质是价廉易得、来源丰富的可再生资源和能源，被纤维素酶转化后可以生产乙醇部分替代石油，这不仅有利于环境保护和资源再利用，而且可减少温室气体的排放和缓解化石能源的危机。纤维素酶成本的降低以及纤维素转化效率的提高是纤维素酶转化木质纤维素生物质生产乙醇的关键。本文综述了纤维素酶转化木质纤维素生物质生产乙醇的研究进展，主要包括纤维素酶的分类及其作用机制、纤维素酶的生产、木质纤维素生物质的预处理、纤维素酶的转化和糖化发酵乙醇工艺。     

小麦秸秆同步糖化发酵制取燃料乙醇

利用酿酒酵母Saccharomyces cerevisiae BY4742对小麦秸秆同步糖化发酵(simultaneously saccharification and fermentation,SSF)生产燃料乙醇的条件进行了研究,系统考察和研究了温度、固体含量、纤维素酶投加量、酵母菌浓度对SSF过程中乙醇浓度和产率的影响,并对以上参数做了初步优化,以提高最终乙醇浓度和产率。结果表明,小麦秸秆同步糖化发酵乙醇的最优条件为:温度38℃,固体含量16.0%(m/V),纤维素酶投加量35FPU/g底物,酵母菌浓度8 g/L。在此条件下,NaOH预处理后的小麦经过120 h同步糖化发酵,乙醇浓度达到最大值,为38.32 g/L,产率达理论产率的71.71%,木糖浓度为12.94 g/L。     

利用改进的耐高温酵母菌发酵木质纤维素生产生物乙醇的研究进展

联合生物加工(CBP),是一个有效的利用木质纤维素生产乙醇的新工艺。它是一个将酶的生产、糖化和发酵集合成一体的过程。与其他工艺相比,新工艺在底物和原料消耗方面相对降低,操作相对简化。同步糖化发酵(SSF)工艺则是在工艺采用一步发酵法,简化了设备,节约了总生产时间,提高了生产效率。本文主要对近年来利用CBP和SSF将木质纤维素发酵生产乙醇的工艺进行了综述。他们的研究重点是具有纤维素水解、耐高温的酵母菌的修饰和改造。     

堆积糖化对玉米秸秆同步糖化固态发酵生产乙醇的影响

该文以玉米秸秆为原料,经蒸汽爆破预处理后接入Trichoderma reesei Rut C-40培养纤维素酶曲,将纤维素酶曲与汽爆秸秆混合堆积糖化后,接入酵母菌进行同步糖化固态发酵生产乙醇,通过Box-Behnken设计实验得到最适酶解工艺条件:酶曲/汽爆秸秆为1.2,温度46℃,pH值4.4,堆积糖化48h后酶解率可达到32.50%。将酶解糖化48h后的底物接入酵母菌,发酵96h后乙醇产率可达0.15g/g底物,较直接同步糖化发酵乙醇产率提高了9.3%。     

木质素影响木质纤维原料酶解的作用机理及其研究进展

作为木质纤维素生物乙醇制备过程中必不可少的步骤,酶水解可对木质纤维素进行高效且经济的转化,也是实现工业化生产木质纤维素生物乙醇的关键步骤。木质素作为木质纤维素主要组分之一,其对酶促反应的作用,在影响木质纤维素酶水解转化的因素中极其重要。目前,木质素对木质纤维素的酶水解主要表现为抑制,体现在空间位阻、非生产性吸附（包括疏水作用、静电作用、氢键作用）以及生成的可溶性酚类化合物的影响3个方面。本文综述了近年来木质素在木质纤维素酶水解转化作用的研究,并对木质纤维素生物乙醇的发展和工业化生产前景做出了展望。     

同步糖化发酵甘蔗渣产乙醇的尖孢镰刀菌筛选及其产醇性能

为获得同步糖化发酵（Simultaneous saccharification and fermentation,SSF）产乙醇的优良尖孢镰刀菌菌株,对14株尖孢镰刀菌依次进行纤维素酶活力测定、刚果红平板染色、滤纸片崩解试验筛选,获得纤维素降解能力较强的菌株,进而以甘蔗渣为底物,进行SSF产乙醇试验,探究其纤维素降解及糖转化性能。结果表明：菌株mh2的纤维素降解能力较强,其纤维素酶活力达到14.28 U/mL,透明圈直径为4.5 cm,能使滤纸片完全降解成糊状;并且对含残糖及去糖的甘蔗渣均具有良好的同步糖化发酵产醇效果,乙醇得率分别可达98、41.7 g/kg,其乙醇转化率最高可达33.36%;此外mh2纤维素酶系统中的滤纸酶、内切葡聚糖酶、β-葡聚糖苷酶、外切葡聚糖酶活力分别达到25.63、15.69、19.61、22.44 U/mL,对甘蔗渣纤维素降解率达到25.6%,对葡萄糖和木糖的乙醇转化率分别可达0.443、0.213 g/g,分别是对照菌株Cs20降解率和葡萄糖、木糖乙醇转化率的1.58、1.17、3.8倍,表明mh2在SSF过程中具有良好的降解及糖转化性能。本研究可为丰富...     

木质纤维素转化燃料乙醇研究现状与前景(下)

2 纤维素发酵生产乙醇工艺研究 2.1 直接发酵法 本方法的特点是基于纤维分解细菌直接发酵纤维素生产乙醇,不需要经过酸解或酶解的前处理过程.吕福英[22]等分离出能直接发酵纤维素生产乙醇的高纯富集物,利用此富集物能直接将木质纤维素材料发酵成乙醇.     

纤维素类物质生产乙醇研究进展

纤维素类物质是可再生资源,资源丰富,利用纤维素类物质制备燃料乙醇是发展新能源重要途径。该文综述利用纤维素类物质生产乙醇研究进展,重点介绍预处理、糖化、发酵等工序。     

纤维素原料制取燃料酒精的研究概述

纤维素是地球上含量丰富的一种可再生资源,目前以其为原料经预处理、糖化、发酵等工艺得到的燃料酒精,相比汽油等传统能源,有经济、环保等优势,正在发展成为一种新型可再生能源。通过综合利用国内大量农林废弃物的纤维素原料制取燃料酒精的技术,不仅可以建立可持续生物能源发展模式,缓解日益紧张的能源需求,还可以使生物能源开发、经济建设和环境保护皆赢共益。该文以国内外纤维素制取燃料酒精的技术现状,和今后的发展方向为内容做一综述。     

混合酶及汽爆法提高秸杆发酵酒精的产量

采用蒸汽爆破处理后稻杆的酶解液进行酒精发酵的实验。稻杆含有水溶性物质、甲醇可溶性的木质素、克拉松木质素、纤维素和其他一些小分子物质。蒸汽处理有利于除去稻杆中的木质素，从而使稻杆易于被酶水解和进行酒精发酵。在压力为3．5MPa条件下，采用蒸汽处理稻杆2min，再经绿色木霉纤维素酶水解后，稻杆中的多糖(纤维素，半纤维素)几乎完全被水解为单糖(葡萄糖，木糖)。在带有渗透蒸发系统的膜生物反应器中乙醇的浓度能达到50g／L，这是发酵液中乙醇浓度的5倍。能量的效率即燃烧的乙醇与产生的能量(用来产生蒸汽之比)在3．5MPa，2min条件下达到最大。     

植酸酶在玉米原料酒精生产中的应用

植酸酶分解玉米原料中的植酸磷，释放出无机磷，促进酵母发育及代谢。实验结果表明，发酵时添加植酸酶，酒精含量平均提高0．8％(v／v)，原料出酒率平均提高1．6％，即生产1t酒精可节省140kg玉米，效益非常可观。     

纤维质原料制燃料酒精的研究进展

将纤维素生物质转化为燃料酒精，可以降低传统以粮食为原料的酒精发酵工业的成本，充分利用这种数量巨大的可再生资源。纤维素酶将预处理的纤维质原料降解为酵母可直接利用的D-葡萄糖，转化为酒精。对纤维质原料制酒精的研究主要有原材料的预处理、如何降低纤维素酶的成本、发酵过程的优化、茵种的合理运用和改造、酒精废糟的综合利用。     

Simultaneous saccharification and fermentation of furfural residues by mixed cultures of lactic acid bacteria and yeast to produce lactic acid and ethanol

In a cellulosic ethanol production system, yeasts cannot be reused, and it is difficult to avoid the formation of lactic acid. A novel mixed fermentation system based on water-rinsed furfural residue was designed to produce lactic acid and ethanol simultaneously by yeast and lactic acid bacteria. The fermentation broth can be used for the production of lactic acid, ethanol, or ethyl lactate, which is a very suitable alternative green solvent. Simultaneous saccharification and fermentation by mixed cultures of lactic acid bacteria and yeast (MSSF) in different conditions were carried out. Acid/alcohol molar ratios (molar ratio of lactic acid to ethanol) were investigated to determine the effects of temperature, substrate concentration, and mass rate of yeast to lactic acid bacterial cells on MSSF. Cellulose conversion rate was also calculated to evaluate the effectiveness of MSSF. The cellulose conversion rate of MSSF was higher than those of ethanol simultaneous saccharification and fermentation and lactic acid simultaneous saccharification and fermentation. The cellulose conversion rate increased with increasing substrate concentration, while the acid/alcohol molar ratio decreased with increasing substrate concentration. These results indicate that yeast cells could provide nutrients for lactic acid bacteria. MSSF at 38 °C is also apt to obtain a low acid/alcohol molar ratio. A 1:1 lactic acid/alcohol molar ratio will be obtained at a fluctuating temperature (38 °C between 0 and 54 h, 42 °C after 54 h) and a substrate concentration of 9%, while keeping a high cellulose conversion rate and final lactic acid concentration. A probable bottleneck for MSSF and its potential solution are also proposed in this paper.     

酿酒酵母对木质纤维素水解液抑制物耐受性的研究进展

在木质纤维素转化为燃料乙醇的过程中,预处理产生的多种抑制物对酿酒酵母产生毒害作用,抑制细胞内相关代谢关键酶的活性,影响细胞生长和发酵过程,降低发酵过程中糖的转化率。该文介绍了木质纤维素常用的三种预处理方式及在不同预处理过程中抑制物形成的规律和作用机制,对提高酿酒酵母耐受性的方法进行了综述,并展望了未来通过基因工程和代谢工程相互耦合共同提高酿酒酵母性能的研究趋势,为提高酿酒酵母抑制物耐受性和纤维素乙醇发酵效率提供参考和借鉴。     

半纤维素发酵生产燃料乙醇的研究进展

将半纤维素转化成燃料酒精时，必须先转化成小分子的半纤维素糖，之后发酵成酒精。预处理是关键工艺，酶解前用CO2爆破法对纤维物质进行预处理效果很好；酶解前用稀酸预处理可将半纤维素和淀粉转化为单糖，而剩余的纤维素成分可用纤维素酶将其水解为小分子糖，该法是一种很好的将玉米纤维转化为可发酵糖的工艺。应用代谢工程作为工具选育一些菌株，可有效而经济地将半纤维素水解液中的各类糖类转变为有用的产物。(陶然)