木质纤维素生物质生产乙醇的预处理技术

木质纤维素生物质经过预处理后，原料的内孔面积增大，纤维素的结晶性降低，并且半纤维素和木质素被去除．预处理后的生物质容易进行酶水解生产燃料乙醇。总结了近些年来的预处理技术，如物理法、化学法和生物法。     

美从玉米棒纤维素生产纤维素乙醇

美国位于南伊利诺伊Edwardsville大学（SIUE）全国玉米制乙醇研究中心（NCERC）的研究人员于5月13日宣布,从玉米棒纤维素部分成功地生产出纤维素乙醇。     

酵母菌复合培养物对木质纤维素稀酸水解液原位脱毒乙醇发酵

为了解决木质纤维素稀酸水解产物中发酵抑制剂对微生物的抑制作用以及木糖的乙醇发酵问题,该研究用本实验室开发的能高效代谢葡萄糖产乙醇并代谢糠醛和5-羟甲基糠醛的2株酵母菌种Saccharomyces cerevisiae Y5和Ismtchenkia/orientalis Y4分别与Pichia.stipitis CBS6054组成2个复合菌种,用复合菌种对木质纤维素稀酸水解产物进行原位脱毒乙醇发酵.结果证明,复合菌种S.cerevisiae Y5,P.stipitis CBS6054显示出了很好的代谢稀酸水解液中的葡萄糖和木糖产乙醇并快速代谢糠醛和5-羟甲基糠醛的能力,乙醇产率为0.43g/g(达到理论值的85.1%).该复合培养物可作为木质纤维索稀酸水解产物不需任何脱毒处理直接进行乙醇发酵的复合菌种.     

两株高效代谢木质纤维素稀酸水解物产乙醇的酵母特性及耐毒研究

对实验室筛选出的两株高效代谢木质纤维素稀酸水解液产乙醇的酵母菌Y1(Candida tropicalis)和Y4(Issatchenkiaorientalis)的乙醇发酵特性及耐毒能力进行了的研究。以未经任何脱毒处理的木质纤维素稀酸水解液为发酵底物进行乙醇发酵(原位脱毒乙醇发酵)。结果表明,Y1和Y4均能在24h内将水解液中所有的葡萄糖消耗完,乙醇产率分别为0.49g/g和0.45g/g,分别达到了理论值的96.1%和86.0%。在含有不同浓度梯度的糠醛及5-羟甲基糠醛的模拟水解液中,Y1和Y4能耐受的最高糠醛浓度均为5.0g/L,最高的5-羟甲基糠醛浓度均大于7.0g/L,当两种抑制剂等量混合时,两株菌能耐受的最高浓度为4.0g/L。两株菌均有较好的乙醇发酵及耐毒能力。该研究结果为木质纤维素水解液的原位脱毒发酵生产然料乙醇奠定了基础。     

纤维素水解生产乙醇的研究进展

纤维素水解生产乙醇具有很重要的意义。介绍了现有的纤维素水解生产乙醇的主要技术及应用状况,并简要分析了不同方法的优缺点。     

木质纤维素制取燃料乙醇菌种的研究

目前,随着石油资源的日益枯竭,寻求一种廉价的、清洁的、可再生的新型能源成为各国能源领域科研人员的一项重要任务.乙醇作为一种工业燃料,具有许多优点,利用生物质制取燃料乙醇技术,越来越受到人们的广泛关注.文章报道了国内外近年来利用木质纤维素稀酸水解液制取燃料乙醇的菌种的研究现状,主要包括木质纤维素稀酸水解液乙醇发酵的酵母菌、细菌及基因重组菌的菌种构建等.     

从秸秆制取酒精--燃料乙醇生产中对木质纤维素的水解

木屑、秸秆等含有大量纤维素、半纤维素的物质统称为木质纤维素。小麦、水稻、玉米、薯类、油料、棉花、甘蔗和其他农作物在收获籽实后剩余的部分统称秸秆，光合作用的产物有一半左右存在于秸秆中。例如，生产1公斤稻米可产生1．5公斤稻草；1公斤小麦可产生1．5公斤麦秸；1公斤玉米可产生4公斤玉米秸秆。     

生产纤维素乙醇的原生质体融合菌株的构建

为了获得耐发酵抑制剂、耐乙醇并利用木糖的纤维素乙醇生产菌种,以实验室保藏菌种Saccharomyces cerevisiae Y5和Pichia stipitis CBS6054为亲本,采用双亲灭活原生质体融合技术,选育出了共代谢葡萄糖和木糖,且耐受发酵抑制剂的酵母菌株Y10-F.该菌在以木糖为唯一碳源的培养基中培养96h,木糖的利用率达到58.8％,乙醇浓度为5.2g/L.在外加6.0、8.0g/L乙醇的培养液中,Y10-F的生长优于亲株.外加3.0g/L的糠醛时,Y10-F的延滞期较亲本Y5和CBS6054分别缩短了6h和18h.对融合菌株Y10-F进行了汽爆法预处理玉米秸秆的酶解液发酵实验,具有较好的耐毒和产乙醇能力.     

木质纤维素原料预处理技术的研究进展

木质纤维素是地球上最丰富的可再生资源,木质纤维素资源的转化利用已成为必然趋势,而在木质纤维素功能转化中预处理技术起着非常重要的作用.阐述了木质纤维素原料的常用预处理技术,并对其发展前景作了展望.     

柳枝稷鲜样及干样的稀酸预处理及乙醇发酵研究

为了比较柳枝稷的鲜样品与干样品生产乙醇的差异,首先对柳枝稷鲜样品和干样品进行稀酸水解研究,接着用本实验室酵母菌种Y7对两种原料的稀酸水解糖液进行未脱毒的乙醇发酵.研究结果表明:柳枝稷鲜样品稀酸水解的纤维素和半纤维素转化率、还原糖得率和水解液的乙醇产率都明显优于风干样品.该研究为柳枝稷的充分利用生产乙醇提供了新的有效途径.     

用木屑水解残渣制备活性碳的研究

提出了用木屑水解残渣制取活性碳的设想并加以实验。实验研究了炭化和活化过程中的诸多反应影响因素。在合适的工艺条件下（炭化温度：400℃，炭化时间：60min,活化温度800℃，活化时间：400min，以Ca(OH)2作为添加矿物质），可得到碘值高于620mg/g且得率高于25％的产品。     

狼尾草高底物同步糖化乙醇发酵全残留物产甲烷特性研究

以汽爆狼尾草的高底物浓度乙醇发酵全残留物为底物,进行甲烷潜力测试(BMP)以及单相全混式连续搅拌反应器(CSTR)厌氧消化实验,以验证乙醇发酵全残留物的产甲烷特性及残留物中各组分在生产清洁能源甲烷时的底物贡献率。经过50 d的BMP实验,甲烷产量最终达到884 mL,相应的甲烷产率为390.6 mL/g VS,其中纤维素和半纤维素在第10天达到产气高峰,累计产气量占全残留物累计产气量的48.2%,小分子酸和酶与酵母在第2天达到产气高峰,其产气量分别占全残留物累计产气量的22.4%和26.4%。随后使用CSTR反应器进行单相厌氧消化,有机负荷从1.5 g VS/(L·d)逐渐提升至3.5 g VS/(L·d),最终获得457.1 L/kg VS的甲烷产率和47.3%的挥发性固体(VS)去除率。结果表明:狼尾草作为一种木质纤维素原料,在获得满足工业蒸馏需求的乙醇浓度后,其发酵全残留物仍可作为良好的底物通过厌氧消化制取甲烷,不仅减少工艺的环境排放负荷,而且可提高原料的利用率。     

S-TE预处理污泥厌氧发酵产氢

应用嗜热酶污泥溶解(S-TE)技术预处理剩余污泥,研究接种外在产氢菌(Enterococcus sp.LG1)和未接种外在产氢菌两种状况下,污泥发酵的产氢效果,并与相应温度(65℃)热预处理污泥的发酵产氢效果进行对比,分析探讨了污泥发酵产氢过程中底物和pH值的变化。结果表明:经S-TE预处理的污泥在未接种外在产氢菌时,产氢效果良好,最大产氢率(H_2/VS)高达16.3mL H_2/g,高出65℃热预处理污泥接种产氢菌15.6%,高出65℃热预处理污泥未接种产氢菌26.4%,发酵气体中只含有H_2和CO_2,不含CH_4,氢延迟时间短(3～4h),产氢率达最大值后能较稳定维持10h以上;S-TE预处理污泥接种产氢菌后,产氢效果不佳,最大产氢率仅为10.7mL/g。S-TE预处理污泥发酵过程中,可溶性蛋白质和可溶性糖是产氢发酵的主要营养物质。     

两株高效代谢木质纤维素稀酸水解物产乙醇的酵母特性及耐毒研究

对实验室筛选出的两株高效代谢木质纤维素稀酸水解液产乙醇的酵母菌Y1(Candida tropicalis)和Y4(Issatchenkiaorientalis)的乙醇发酵特性及耐毒能力进行研究。以未经任何脱毒处理的木质纤维素稀酸水解液为发酵底物进行乙醇发酵(原位脱毒乙醇发酵)。结果表明:Y1和Y4均能在24h内将水解液中所有的葡萄糖消耗完,乙醇产率分别为0.49g/g和0.45g/g,分别达到理论值的96.1%和86.0%。在含有不同浓度梯度的糠醛及5-羟甲基糠醛的模拟水解液中,Y1和Y4能耐受的最高糠醛浓度均为5.0g/L及最高的5-羟甲基糠醛浓度均大于7.0g/L,当两种抑制剂等量混合时,两株菌能耐受的最高浓度为4.0g/L,两株菌均有较好的乙醇发酵及耐毒能力。该研究结果为木质纤维素水解液的原位脱毒发酵生产然料乙醇奠定了基础。     

固定化运动发酵单胞菌乙醇发酵研究

以运动发酵单胞菌(zymomonas mobilis 10225)为菌种。以葡萄糖为底物进行乙醇发酵。对不同底物浓度[5％，7．5％。10％(W／V)]、不同温度(25℃,30℃，35℃)条件下，游离细胞和固定化细胞乙醇发酵的特性进行研究。实验结果表明。葡萄糖浓度为5％。25℃时可达到最大的乙醇产率0．50g乙醇／g葡萄糖。以海藻酸钙为包埋介质，对Zymomonas mobilis进行固定化。在10％葡萄糖培养基中多批次半连续发酵，可在8h内使乙醇产率系数达到0．50。短的发酵周期和高的乙醇产率为后续的葡萄糖和木糖两步乙醇发酵提供理想的实验数据。     

木质纤维素稀酸水解液游离细胞乙醇发酵

为了对木质纤维素稀酸水解液进行游离细胞乙醇发酵,采用了混合菌种与不同发酵方式对稀酸水解液的乙醇发酵进行了研究。通过对1#菌和2#菌以及1#菌和3#菌两组混合菌种的驯化,得到了能耐受一定浓度的发酵抑制因子并产生较高乙醇产量的菌株。用1#菌和2#菌混合菌种以及1#菌和3#菌混合菌种进行批式发酵,72h内乙醇产率分别为0.49g/g和0.45g/g,达到了理论产率的96.1%和88.5%。对补料批式发酵进行的初步研究也取得了比较好的结果。     

运动发酵单胞菌232B木薯快速乙醇发酵

以运动发酵单胞菌232B(Z.mobilis 232B)为菌种,木薯为底物进行同步糖化快速乙醇发酵的研究.首先采用Full Factorial设计和最速上升实验确定了培养基成分中的两个显著性因子及其最适浓度:酵母粉4.0g·kg-1,硫酸铵0.8g·kg-1.在最适合的培养基条件下,对木薯料水比和糖化酶用量进行了优化,得到Z.mobilis232B木薯乙醇发酵最佳料水比为1:3,糖化酶浓度为4AGU·g-1淀粉,乙醇发酵4.915g·(kg·h)-1.利用高效液相色谱对发酵液中残糖进行了分析,证明葡萄糖、果糖等单糖已完全被菌体利用,剩余糖多为二糖、三糖等不可发酵的低聚糖.