生物能源专刊序言

生物能源作为可再生能源,有望减少能源供给中对石油的依赖程度。近年来,我国生物能源的发展非常迅速,已经成为继巴西和美国后的第三大燃料乙醇生产国和消费国。为促进生物能源相关技术研究的发展,本期“生物能源”专刊收录了我国生物能源专家学者在燃料乙醇、生物柴油、微生物油脂、生物燃料系统分析等领域的最新研究进展。     

2,3-丁二醇生产菌株生产能力的比较和培养基优化

对5株克雷伯氏肺炎杆菌 (包括两株乳酸途径被敲除的工程菌株) 发酵生产2,3-丁二醇能力进行了比较,其中K. pneumonia HR521 LDH (乳酸合成途径中ldhA基因被敲除) 具有最佳的发酵性能。通过正交试验优化了其发酵培养基的主要组分,优化后的培养基组成为：葡萄糖 90 g/L,(NH4)2HPO4 3 g/L,玉米浆 (CLSP) 6 g/L,乙酸钠 5 g/L,KCl 0.4 g/L,MgSO4 0.1 g/L,FeSO4·7H2O 0.02 g/L,MnSO4 0.01 g/L。在优化后的发酵培养基中进行摇瓶发酵,24 h发酵乙偶姻和2,3-丁二醇的终浓度为37.46 g/L,比未优化前增加了10 g/L,2,3-丁二醇得率达到了理论得率的90.53％,生产强度1.56 g/(L·h),检测不到副产物乳酸的生成,利于后提取工艺的进行和工业生产的应用。     

克鲁氏假丝酵母在高渗环境中海藻糖和胞内甘油积累的研究

Brown[1]在1976年提出了相容溶质(Compatible solutes)的概念,尽管有关它们功能的确切机制尚不是非常清楚,但是通常它们被认为是具有渗透调节作用和对细胞中生物活性物质具保护功能的物质.海藻糖和甘油在这方面所表现出的特殊功能已被国内外广泛关注[2].Brown[3]和Crowe[4]还分别报道了甘油和海藻糖在保护胞内可溶性酶和细胞膜稳定性方面的功能.Crowe[5]在研究几种不同碳水化合物对动物肌细胞的保护功能时发现,海藻糖和甘油都在不同程度上表现出这种特性.关于酵母细胞在加盐培养基中的生长代谢情况Kuniho Nakata[6]和Sukesh [7]分别进行了报道,发现酵母细胞内有海藻糖的积累,并且海藻糖的量与细胞对外界不利环境的耐受性有密切关系.     

乙酸分级预处理甘蔗渣对纤维素酶解性能的影响

为提高甘蔗渣的纤维素酶解性能,采用乙酸脱木素结合碱脱乙酰基的预处理工艺 (Acetoline工艺) 对甘蔗渣进行预处理,考察了乙酸脱木素过程中若干因素对预处理结果的影响,并对预处理后甘蔗渣的纤维素酶解性能进行了研究。结果表明,经过Acetoline预处理后甘蔗渣在7.5％固体含量、15 FPU+10 CBU/g固体的纤维素酶和β-葡萄糖苷酶用量下酶解48 h,酶解聚糖转化率接近80％。与稀酸预处理相比,Acetoline预处理可以得到更高的酶解聚糖转化率。实验结果表明Acetoline工艺是一种可有效提高甘蔗渣纤维素酶解性能的预处理方法。     

克雷伯氏肺炎杆菌LDH526产1,3-丙二醇的甘油自动流加策略

1,3-丙二醇是一种重要的化工原料,主要作为平台化合物用于合成聚酯,如聚对苯二甲酸丙二醇酯。经基因工程改造的克雷伯氏肺炎杆菌LDH526能以甘油作为唯一碳源合成1,3-丙二醇,最终发酵浓度超过90 g/L。甘油浓度是影响1,3-丙二醇合成的关键因素。为了实现对甘油浓度的精确控制,设计并优化了基于发酵动力学的甘油自动流加策略。通过将底物流加速率与易观察变量p H和发酵时间偶联,实现了发酵过程中甘油流加的自启动和甘油浓度的动态控制。发酵72 h,1,3-丙二醇的浓度可稳定超过95 g/L。自动控制甘油流加的发酵过程具有可重复性、连续性以及人工工作量少的特点,有望从实验室规模扩大到生产规模。     

剩余污泥热碱解及其用于微生物油脂生产的探索

为了将剩余污泥中的蛋白质成分进行资源化利用,采用热碱解法进行处理,并尝试将处理后得到的上清液作为氮源培养圆红冬孢酵母用于微生物油脂的合成。结果表明,pH 13下处理5 h的条件对于污泥减量以及含氮物质析出最为有效,而污泥在pH 10处理5 h时得到的上清液则相对更适于酵母培养。在剩余污泥中添加NaOH调节初始pH为10,在60 ℃下处理5 h后中和体系pH值至7,得到的上清液经微孔膜过滤后用于配制限氮培养基可以使菌体生长良好,并且细胞内油脂含量达35％。     

发酵法生产甘油中的变温技术

在甘油发酵初期,采用30℃的温度促进细胞生长;随后采用40℃的温度促进甘油的产出.与传统的35℃恒温发酵相比,在摇瓶及15L气升式反应器中采用变温发酵,最终甘油的产率分别提高28.7%,34.0%.