Raven公司在美国密西西比州将建纤维素乙醇装置

Raven生物燃料国际公司宣布将在美国密西西比州Gulf Opportunity Zone（GOZone）园区开发建设纤维素乙醇生物炼油厂。该生物炼油厂使用的原料来自当地的木屑和木质废弃物。乙酸计划生产量为12490．5万L／a,预计生产8万m3／a燃料级乙醇和4．5万m3／a特种有机化学品和木质素。     

纤维素乙醇国际专利分析

近年来,世界各国都在积极发展可再生能源代替化石能源,以应对日益严峻的能源危机。纤维素乙醇作为第二代生物燃料受到广泛关注,发展迅速。本文以德温特专利索引（Derwent Innovation Index,DII）为数据源,采用ThomsonDataAnalyzer（TDA）分析软件对纤维素乙醇相关专利进行分析,对纤维素乙醇领域的发展态势进行简要探析。     

世界纤维素乙醇生产发展趋势

第一代乙醇装置通常使用淀粉基（如谷物、小麦或甜高粱）原料或糖基（如甘蔗或甜菜）原料。利用淀粉基和糖基原料来生产乙醇已开拓了新的市场,但它们与人争粮。纤维素乙醇,也称之为“第二代”乙醇,它以非粮作物为原料。     

典型产纤维小体梭菌的遗传改造及其在纤维素乙醇中的应用研究进展简

以解纤维梭菌（ Clostridium cellulolyticum）和热纤梭菌（ Clostridium thermocellum）为代表的产纤维小体梭菌可以直接完成从木质纤维素原料到乙醇的生物转化,是用于通过整合生物加工技术生产纤维素乙醇的优良候选菌株。然而,这些产纤维小体梭菌的纤维素降解效率及乙醇产量尚不能满足工业化生产的要求,其遗传改造技术的不成熟严重制约了通过定向代谢工程改造提高生产性能的进程。针对这些典型的产纤维小体菌株,各国科学家近年来在基于二类内含子的嗜中温及嗜高温遗传改造平台建立方面取得了较大突破,并通过靶向代谢工程改造,显著提高纤维素乙醇的产量。笔者对这些前期研究工作以及国内外相关研究成果进行系统的总结,并对构建的遗传改造工具的应用前景进行展望。     

生物燃料用酶专利现状与分析

随着石油资源的日益枯竭和环境污染的日益严重,生物能源的研发引起了全球各界的广泛重视。生物能源包括燃料乙醇（玉米乙醇和纤维素乙醇）、生物柴油、生物制氢、生物发电、沼气等,     

酿酒酵母人造纤维小体的研究进展简

纤维素乙醇的统合生物加工过程（consolidated bioprocessing,CBP）是将（半）纤维素酶生产、纤维素水解和乙醇发酵过程组合,通过一种微生物完成的生物加工过程。 CBP有利于降低生物转化过程的成本,受到研究者的普遍关注。酿酒酵母（ Saccharomyces cerevisiae）作为传统的乙醇生产菌株,是极具潜力的CBP底盘细胞。纤维小体是某些厌氧微生物细胞表面由纤维素酶系与支架蛋白组成的大分子复合物,它能高效降解木质纤维,在酿酒酵母表面展示纤维小体已成为构建CBP细胞的研究热点。笔者综述了人造纤维小体在酿酒酵母细胞表面展示组装的研究进展,重点阐述了纤维小体各元件的设计和改造,并针对酿酒酵母分泌途径的改造,提出提高人造纤维小体分泌组装的可能性策略。     

纤维质原料预处理技术

随着石油资源的大量消耗和逐步枯竭,寻找可再生性的替代能源,特别是新的液态燃料,已成为维持人类社会可持续发展的紧迫任务。在可再生性替代能源——生物能源领域发展力度最大的品种是燃料乙醇。但是越来越多的人们已经认识到,随着世界人口的增长,用淀粉和糖类生产燃料和化工产品的发展将受到很大的限制。只有粮食、食糖生产过剩的国家,才能将大量以粮食和食糖作为原料生产的乙醇用作汽车燃料。而植物光合作用产物的绝大部分为植物的枝、干、叶等木质纤维素类,是纤维素、半纤维素和木质素等聚合物的复合物,其中纤维素和半纤维素都可以被转化成乙醇,理论得率可以同粮食相仿（大于400L／t）。因而,即使像美国那样粮食和土地资源非常丰富的国家,目前也十分重视利用植物纤维原料生产乙醇技术的研究。 近年来,纤维素乙醇技术发展较快,突破了一些关键技术的瓶颈,取得了一些进展。为此,我们特别邀请由山东大学微生物技术国家重点实验室主任曲音波教授领衔的团队,围绕纤维素乙醇生产相关技术,分别就纤维质原料预处理技术、纤维素酶生产技术等进展进行连载,希望更多的读者增加对纤维素乙醇技术的了解。     

木薯纤维素乙醇发酵的纤维素酶成本评价

木薯中的纤维素成分约占木薯干重的10％(W/W).文中以木薯燃料乙醇生产的木薯纤维素酒渣为原料,从纤维素酶成本角度评估了三种利用木薯纤维素组分发酵生产乙醇的方法,包括木薯纤维素酒渣的直接糖化和乙醇发酵、木薯纤维素酒渣预处理后的糖化与乙醇发酵、木薯乙醇发酵中同步淀粉与纤维素糖化以及乙醇发酵.结果表明,前两种方法的纤维素利用效率不高,酶成本分别达到13602、11659元/吨乙醇.第三种方法,即在木薯乙醇发酵过程同时加入糖化酶和纤维素酶,进行同步淀粉与纤维素糖化,进而进行乙醇发酵,木薯纤维素乙醇的收益最高.发酵结束时的乙醇浓度从101.5g/L提高到107.0g/L,纤维素酶成本为3 589元/吨乙醇.此方法利用木薯纤维素与木薯淀粉同时进行,不会带来额外的设备及操作投入,酶成本低于产品乙醇价格,可实现盈利,因此第三种方法为木薯纤维用于乙醇发酵的最适方法,本研究结果将为木薯乙醇产业深度利用木薯纤维提供依据.     

纤维质原料预处理技术

随着石油资源的大量消耗和逐步枯竭,寻找可再生性的替代能源,特别是新的液态燃料,已成为维持人类社会可持续发展的紧迫任务。在可再生性替代能源——生物能源领域发展力度最大的品种是燃料乙醇。但是越来越多的人们已经认识到,随着世界人口的增长,用淀粉和糖类生产燃料和化工产品的发展将受到很大的限制。只有粮食、食糖生产过剩的国家,才能将大量以粮食和食糖作为原料生产的乙醇用作汽车燃料。而植物光合作用产物的绝大部分为植物的枝、干、叶等木质纤维素类,是纤维素、半纤维素和木质素等聚合物的复合物,其中纤维素和半纤维素都可以被转化成乙醇,理论得率可以同粮食相仿（大于400L／t）。因而,即使像美国那样粮食和土地资源非常丰富的国家,目前也十分重视利用植物纤维原料生产乙醇技术的研究。 近年来,纤维素乙醇技术发展较快,突破了一些关键技术的瓶颈,取得了一些进展。为此,我们特别邀请由山东大学微生物技术国家重点实验室主任曲音波教授领衔的团队,围绕纤维素乙醇生产相关技术,分别就纤维质原料预处理技术、纤维素酶生产技术等进展进行连载,希望更多的读者增加对纤维素乙醇技术的了解。[编者按]     

纤维素乙醇基因工程研究进展

天然微生物代谢木质纤维素生成乙醇的途径和能力各不相同,通过基因工程的手段,将不同菌种的优良基因加以重组和改造,提高乙醇产率及降低成本,是当前纤维素乙醇研究的重要课题。综述了已发现的能够代谢纤维素产乙醇的天然微生物的种类、特性、代谢机理及构建重组菌株的方法和研究进展,并对基因工程开发纤维素乙醇工程菌的前景和存在的问题进行分析。     

纤维素酶生产技术

利用可再生的纤维素资源生产燃料乙醇是克服能源危机的有效途径之一,半个世纪以来我国在这方面已投入了大量的财力．物力进行工业化相关研究。。整体工艺流程是,纤维素首先经过水解得到葡萄糖．然后经过酒精酵母发酵即可得到乙醇．经蒸馏,脱水制成无水乙醇后可用于配制乙醇汽油．作为汽车燃料。纤维素水解产生葡萄糖有化学法和酶法。化学法一般采用稀酸水解．酸性废液严重污染环境,     

羊肚菌多糖的分离纯化及组成结构分析

液体深层发酵所得的羊肚菌（Ｍｏｒｃｈｅｌｌａ ｅｓｓｕｌｅｎｔａ Ｌ．）营养液经超过滤法去掉小分子量组分,脱脂,脱色,脱蛋白质,减压低温浓缩,用超速离心法分离提纯,再用乙醇沉淀法反复多次将所要的多糖沉淀提纯,得到羊肚菌多糖（ＭＥＰ）。对其中分子量为１００００￣１０００００的多糖（ＭＥＰ－ＳＰ）,采用ＤＥＡＥ－纤维素离子交换柱,以不同浓度ＮａＣｌ为洗脱液,进行纯化分离,再经Ｓｅｐｈａｒｏｓｅ ＣＬ－     

嗜热厌氧菌乙醇耐受机制的研究进展

生物能源因其原料具有来源丰富、价格低廉和可再生的优点,作为可替代化石能源的潜在能源受到世界各国的高度重视。有些嗜热厌氧菌因为具有木质纤维素降解能力和高温发酵的成本优势,被视为生物质转化乙醇等能源物质的理想微生物而成为近年来研究的热点,但乙醇耐受性较低是限制嗜热厌氧菌在工业化生产中应用的主要因素之一。本文从以下三个方面介绍嗜热厌氧菌乙醇耐受机制的研究进展：（1）嗜热厌氧菌生产乙醇的代谢途径;（2）嗜热厌氧菌的乙醇耐受机制;（3）提高嗜热厌氧菌乙醇耐受性的方法。     

美国能源部出资3380万美元开发纤维素分解酶

美国能源部（DOE）的能效和可再生能源局（EERE）负责人、部长助理Andrew Karsner先生,于2008年2月在佛罗里达州奥兰多市举办的美国可再生燃料协会（Renewable Fuels Association）的年度乙醇讨论会（National Ethanol Conference）上宣布,已经对4个项目进行立项,致力于提高纤维素系列的生物质糖化酶的性能。在今后4年中,能源部将出资3380万美元用于这4个项目的研发。各项目的实际负责企业将出资同样金额,全部科研项目的总投资接近7000万美元。     

纤维素乙醇工程化探讨

出于对能源安全、大气污染的担忧以及促进农村经济发展的考虑,世界许多国家使用乙醇作为含氧添加剂或交通运输燃料来替代汽油。纤维素乙醇生产原料丰富,且具有明显的低碳排放特性而备受关注。随着全球范围内几套大型纤维素乙醇示范装置的相继试车,工程化问题将得到解决,并有望在2015-2016年完成装置的经济性考核,逐步进入商业化阶段。为避免原料"与人争粮,与粮争地",1代燃料乙醇将逐步向2代纤维素乙醇过渡。本文在综述近期国内外纤维素乙醇产业化概况的基础上,从化学工程和生物工程的角度对预处理、酶制剂及酶解工艺、戊糖/己糖共发酵菌株及工艺、装备等几个方面的技术进展进行剖析,讨论了工程化遇到的主要问题,探讨了我国纤维素乙醇技术的发展方向。     

纤维素乙醇生命周期能量效益评价

利用生命周期评价方法,按照原料生产、原料运输、纤维素乙醇生产、纤维素乙醇运输、纤维素乙醇燃烧(使用)5个单元过程,对纤维素乙醇成套技术进行能量效益评价。结果表明净能量盈余为0.2488t标煤/t纤维素乙醇。因此,从能量效益的角度分析,该纤维素乙醇生产装置具有可行性。     

纤维素酶在酿酒酵母中的表达研究

统合生物加工过程（Consolidated bioprocessing,CBP）具有应用于纤维素乙醇生产的潜力,而该技术的关键是构建能有效降解纤维素的工程菌株。酿酒酵母是传统的乙醇发酵菌株,作为CBP宿主菌株具有很多优势,因此在酿酒酵母中表达纤维素酶引起研究者的普遍关注。综述了纤维素酶基因在酿酒酵母中表达的影响因素,包括基因表达盒表达元件（启动子、信号肽和终止子等）、纤维素酶基因拷贝数及存在形式以及纤维素酶基因来源等,并对一种和多种纤维素酶基因在酿酒酵母中的表达及构建得到的CBP菌株研究进展做了简要介绍。     

甜菜渣纤维素乙醇研究进展与展望

纤维素乙醇具有清洁、安全、可再生等优点,是新能源发展的重要方向,受到各国政府、企业的广泛关注。论文首先介绍了甜菜生物学特性,随后重点阐述甜菜及其副产物甜菜渣在三代生物乙醇开发中的优越性及应用进展。在此基础上提出了甜菜渣纤维素转化乙醇及组分分离综合利用的研究思路,认为甜菜渣将会作为一种重要原料在纤维素乙醇开发中发挥作用。     

纤维素乙醇技术开发进展

生产纤维素乙醇的转化途径,大部分的研发都集中在生物化学途径或热化学途径,均可从生物质生产乙醇。生物化学途径使用酶,使经预处理的木质纤维素生物质原料转化成糖类,糖类然后再发酵成乙醇。热化学途径是将生物质原料气化以制取合成气,合成气然后利用化学催化的化学反应被转化成乙醇。     

产业新动力——纤维素酶的研究与应用

纤维素酶（Cellulase）是把纤维素降解成葡萄糖、由多个酶协同作用的多酶体系,广泛存在于细菌、真菌和动植物细胞中,部分微生物体内有复杂的纤维素水解系统,可以有效地水解纤维素。目前微生物纤维素酶的研究较为集中,并已广泛应用于生物乙醇生产、食品加工提纯、酿造工业发酵、纺织后整理和饲料加工等多个领域。