燃料乙醇发酵技术研究进展

在分析木质纤维素类生物质制备燃料乙醇原理基础上,重点对燃料乙醇转化过程的发酵工艺进行了论述。目前乙醇发酵工艺主要包括直接发酵、分步糖化发酵、同步糖化发酵、同步糖化共发酵和联合生物加工技术等,对这几种技术的研究现状进行了分析并对其发展趋势进行了展望,通过基因工程构建高效发酵菌种的联合生物加工技术将是未来高效发酵工艺的发展趋势,旨在为有效提高发酵菌株的底物代谢能力,获得高的乙醇产量提供重要参考。     

我国秸秆分布情况及转化生产燃料乙醇的研究进展

生物燃料乙醇具有较高的辛烷值和良好的抗爆性,是一种优良的可再生能源,以生物燃料乙醇为代表的生物能源是我国战略性新兴产业。2017年我国印发了《关于扩大生物燃料乙醇生产和推广使用车用乙醇汽油的实施方案》,方案明确指出力争于2025年实现纤维素乙醇的规模化生产。基于我国国情,对我国农业秸秆分布情况进行分析,并对部分国内研究团队在农作物秸秆转化生产燃料乙醇的研究工作进行了综述。     

酶和生物技术在生物燃料生产中的应用

从生物酒精、生物柴油和其他可作为生物燃料的生物化学品3个方面讨论生物燃料生产的现状、酶制剂的应用和发展及未来生物技术的努力方向。在生物乙醇技术中,涵盖了第一代应用淀粉质和第二代采用纤维素类原料的生产,对生产量和发展潜力均相对较小的生物柴油也简单提及。     

酿酒酵母戊糖转运蛋白及C6/C5共代谢菌株的研究进展

充分利用木质纤维素中的糖分是提高以此类生物质为原料生产二代燃料乙醇经济盈利性的基本要求,也是实现其他生物基化学品规模化生产的基础。传统的乙醇生产微生物酿酒酵母Saccharomyces cerevisiae具有独特的生产性能及内在优势,是备受关注的底盘细胞,但其不能有效地利用戊糖。利用代谢工程、合成生物学策略,对二代燃料乙醇生产专用酿酒酵母的精准构制持续研究了30余年,已明显改善了其对木糖/葡萄糖的乙醇共发酵能力。近年来关注点集中在早期忽略的限速步骤即糖转运环节的研究上,以期实现不同糖分各行其道、高效专一性转运蛋白各行其责的二代燃料乙醇生产特种酿酒酵母所需的糖转运理想状态。文中主要综述了酿酒酵母戊糖转运蛋白的研究进展,及酿酒酵母的木糖和L-阿拉伯糖代谢工程的研究现状。     

海藻酸转化生物乙醇研究进展

作为第三代生物燃料,大型褐藻类生物质转化燃料乙醇的研究受到广泛的关注。但是,现有的乙醇工业菌株并不能利用褐藻中的主要成分海藻酸,这个问题是海藻生物乙醇实现工业化生产的主要技术难关。近几年随着对海藻酸裂解酶和海藻酸降解菌代谢途径的深入研究,科研人员构建了不同的海藻酸发酵菌株,为高效转化大型海藻生产生物乙醇提供了可行的技术基础。这篇文章对海藻酸资源概况和海藻酸转化生物乙醇存在的科学问题及其研究进展进行了综述。     

纤维素酶生产技术及市场分析

目前,国家出台了《关于扩大生物燃料乙醇生产和推广使用车用乙醇汽油的实施方案》。以农作物秸秆和林业废弃物等为原料,利用纤维素酶技术生产燃料乙醇,可以避免"与人争粮"和"与粮争地"的问题,实现"保护生态环境、提升经济发展质量"的双赢。简述了纤维素酶生产技术中的几个关键点,对纤维素酶的商业化生产现状和主要的生产商进行了介绍。     

陈水稻燃料乙醇生产技术进展

利用陈水稻生产燃料乙醇可有效地控制重度不宜存粮食流入粮食加工市场,减少国家对重度不宜存粮食的贮存和监管费用。本文中,笔者对重度不宜存陈水稻为原料生产燃料乙醇生产技术发展现状进行了综述,对存在的问题进行了分析,并对重度不宜存陈水稻生产燃料乙醇的发展提出了展望。     

纤维素乙醇气化发酵研究取得进展

在美国提出的2022年生产1360亿L生物燃料目标计划中,纤维素生物燃料的研发将发挥巨大作用。近10a来,美国俄克拉何马州立大学的生物燃料交叉学科研究小组在纤维素乙醇的气化发酵过程研究中取得了进展。该项工艺主要利用低成本、未处理过的生物质原料,如多年生牧草和作物秸秆,能够获取生物乙醇和其他增值产品。该研究小组正在进行进一步的整体分析研究,     

杰能科推出新的酶产品用于生产纤维素生物燃料

全球可再生非食物原料制燃料乙醇有了新一代的高效纤维素新产品。杰能科日前开发成功并向市场推出最新产品——Accellerase^？TRIO。该新产品能帮助生物燃料生产商极大提高使用可再生非食物原料生产纤维素生物燃料的效率,减少乙醇生产成本,并带来环境效益和经济效益。该酶产品使用范围包括柳枝稷、麦秆和玉米秸秆,以及市政绿化固体废料等。     

构建伴有β-葡萄糖苷酶表达的乙醇发酵大肠杆菌

研究构建能够分泌表达纤维素酶的产乙醇菌株,实现降解木质纤维素生产乙醇的整合生物加工过程。文中通过克隆来自运动发酵单胞菌Zymomonas mobilis ZM4的丙酮酸脱羧酶基因pdc和乙醇脱氢酶基因adhB,并通过Red重组将二者整合到大肠杆菌Escherichia coli JM109基因组中,首先构建了一株可以利用葡萄糖进行乙醇发酵的重组菌E. coli P81。随后将来源于多粘芽胞杆菌Bacillus polymyxa1.794的β-葡萄糖苷酶基因bglB在E. coli P81中进行了分泌表达,得到了一株可以进行纤维二糖降解和乙醇发酵双重功能的重组菌E. coli P81(pUC19-bglB)。该菌胞外分泌β-糖苷酶活达到84.78 mU/mL菌液,纤维二糖酶活达到了32.32 mU/mL菌液。该重组菌E. coli P81(pUC19-bglB) 以纤维二糖为碳源进行乙醇发酵,乙醇得率达到了理论产率55.8％,而在葡萄糖和纤维二糖的共发酵中,其乙醇产量达到了理论产率46.5％。构建得到的此株整合生物加工大肠杆菌能够利用β-葡萄糖苷酶生产乙醇,为构建能利用木质纤维素分解产物生产燃料乙醇的高效、稳定生产用工程菌奠定了良好的基础。     

面向先进生物燃料的合成生物学

先进生物燃料一般指来自于非粮食原料的交通运输用生物燃料。近年来,先进生物燃料的发展引起了众多国家的浓厚兴趣,然而,先进生物燃料正处于关键的技术研发阶段,还需经过大量研发以突破技术障碍和示范生产活动后方能进行商业化部署。过去10年内,合成生物学研究大量兴起并不断取得突破,使人们有可能人工设计构建新的高效生命系统,克服生物燃料发展的技术瓶颈,进行先进生物燃料的生产。在介绍先进生物燃料与合成生物学的发展现状的基础上,分析了合成生物学在先进生物燃料研发中的重要价值与研发进展,探讨了合成生物学的发展潜力。     

多孔炭分子筛膜的应用研究

由于多孔炭分子筛膜具有均布的孔隙结构和较强的渗透通量,使其在生产和生活的诸多领域中得到了广泛应用。目前,国内外对多孔炭分子筛膜进行了大量研究,结果表明其可以根据分子筛分机理对混合物进行分离,特别对于分子直径较小气体的分离系数较高,在废水处理、气体分离、氢气回收等领域表现出优异的性能,具有广阔的发展前景。     

褐藻生物乙醇的研究进展

利用大型褐藻转化生产的第三代燃料乙醇已受到研究者的广泛关注。我国拥有丰富的褐藻资源,具备了褐藻生物乙醇转化的有利条件。为了实现工业化生产,还需要通过筛选分离和基因工程手段获得高效发酵褐藻的优良菌株及优化预处理、发酵条件等。主要介绍了我国褐藻资源概况、预处理方法和微生物发酵褐藻不同组分生产乙醇的研究进展,提出了当前褐藻乙醇转化中存在的问题,展望了褐藻乙醇的发展方向。     

蓝藻光驱固碳合成乙醇技术的发展回顾和未来展望

面对全球性的能源危机和环境污染,发展生物燃料是实现社会经济可持续发展的必然选择。生物乙醇是最具代表性和应用潜力的生物燃料产品之一,而以蓝藻为平台,利用太阳能和二氧化碳进行乙醇的直接合成可以同时达到固碳减排和生产可再生能源的效果。从技术角度,回顾了蓝藻光驱固碳合成乙醇技术的发展历程,从途径、底盘、改造策略等角度对其现阶段进展和遇到的问题进行了总结,进而对该技术的未来发展方向进行了展望。     

美国世界观察研究所：世界生物燃料产量有回升势头

2011年8月29日,美国Worldwatch Institute（世界观察研究所）报告称,2010年世界生物燃料产量创造历史新高,产量为1050亿升,比2009年的900亿升增加了17％。2009年比2008年增产了10％。生物燃料中生产得最多的是生物乙醇。2010年在产出的1050亿升生物燃料中生物乙醇占850亿升。     

气化一催化生产生物燃料甲醇生产设施投产使用

生物化学领域的读者容易形成这种印象,一谈到生物燃料就会想到用酶和微生物对生物质进行转化生产生物乙醇.但是,还有在不久的将来也许会成为主流的其他形式的生物燃料.这就是,将生物质通过热化学转化生成一氧化碳和氢气,再通过催化反应将得到的气体转化成甲醇和其他碳氢化合物.     

高效发酵木糖生产乙醇酵母菌株的构建

获得高效发酵木糖生产乙醇的酵母菌株是木质纤维素生物转化生产燃料乙醇的重要前提。在4%乙醇驯化的基础上,选择了乙醇耐性提高的休哈塔假丝酵母（Candida shehatae）CICC1766菌株进一步进行紫外诱变,得到了木糖发酵性能较强的呼吸缺陷型突变体,并与乙醇发酵性能良好的酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）ATCC4126进行原生质体融合。采用单亲灭活法对休哈塔假丝酵母原生质体进行紫外灭活,在聚乙二醇（PEG）诱导下融合,对得到的融合子进行木糖发酵能力测定,选择到了一株能够更好地利用木糖产乙醇,并且木糖发酵性能比亲本得到明显提高的融合子F6,此融合子发酵50 g/L木糖,最高乙醇浓度达到18.75g/L,乙醇得率为0.375,达到理论转化值0.511的73.4%。与原始出发菌株CICC1766相比,乙醇产量提高了28%。     

菊芋全植株生产燃料乙醇的工艺探讨

<正>菊芋具有耐寒和耐旱等优点,可在非耕地种植,是重要的非粮能源植物,也是生物炼制研究的主要果糖基原料来源。利用菊芋的生物炼制生产生物燃料和生物基化学品具有广阔的发展前景。文章讨论了如何利用菊芋全植株的生物转化进行生物炼制,并重点对利用菊芋生产燃料乙醇的技术路线进行了论述。     

燃料乙醇的代谢工程研究进展

乙醇是来自可再生资源的最有发展前景的液态燃料,目前采用生物发酵法生产乙醇仍然是最重要的途径。利用代谢工程技术改造乙醇代谢网络、提高乙醇产量是生物工程科学家的研究重点。从扩展代谢途径和构建新的代谢途径等方面全面阐述了代谢工程技术在燃料乙醇生产中的应用。     

利用木质纤维素生产丁醇的研究进展

随着化石燃料的逐年减少,以生物质为原料的生物能源研究近年来成为能源领域的研究热点,充分利用可再生生物质为发展经济的生物燃料生产工艺提供了一个极好的机会。与燃料乙醇和生物柴油相比,生物丁醇更具有优越性,以可再生木质纤维素生物质为原料进行发酵生产丁醇在近年来被广泛的研究。对于利用可再生生物质为原料生产丁醇,需要解决原料的选择、产品收率低、抑制物对生产菌株毒性等问题。本文对以木质纤维素生物质为原料进行生物丁醇发酵过程中的原料预处理、抑制物对丁醇生产菌的影响,以及水解液的脱毒和耐抑制物菌株的选育等方面进行综述,并对以木质纤维素生产燃料丁醇所面临的机遇与问题进行了简要评述。