加快我国纤维乙醇产业发展的建议

随着我国汽车保有量的不断增长,机动车尾气排放成为影响空气质量的重要因素之一。燃料乙醇具有绿色、环保、可再生的资源优势,能够促进燃烧、减少排放污染。本文从国家能源安全、粮食安全、农民增收和环境污染等多方面综述了发展纤维乙醇产业的重要性和必要性,同时结合当前纤维乙醇产业的发展现状对纤维乙醇产业政策提出了建议。     

玉米燃料乙醇技术进展

近十年,随着燃料乙醇产能的快速扩张,美国燃料乙醇生产技术取得了长足的进步。对近年来国际上玉米燃料乙醇行业应用的新技术、新产品以及新方法进行了总结,并对玉米乙醇的发展方向进行了展望,希望对中国玉米乙醇的技术进步有所借鉴。     

酿酒酵母乙醇耐受性的研究进展

生物乙醇作为一种可再生的清洁能源,正在引起人们的广泛关注.酿酒酵母是乙醇生产中最常用的发酵菌株,但是乙醇耐受性往往成为限制酿酒酵母菌乙醇产量的重要因素.选育耐受高浓度乙醇的酵母菌株对于提高乙醇产率具有重要意义.然而传统的菌株改良方法具有育种周期长,突变方向不定等缺点.主要综述了近年来国内外对酿酒酵母菌耐受乙醇的分子生物学机理方面的研究成果,进而总结了提高酿酒酵母乙醇耐受性的基因工程、代谢工程.     

多种通气策略下的高浓度乙醇生产

氧气在环境胁迫强的高浓度乙醇发酵中具有重要作用.考察了自絮凝酿酒酵母在多种通气策略下的乙醇发酵及絮凝状况.使用氧化还原电位(ORP)检测发酵液中氧浓度并划分了厌氧、微氧和好氧状态.厌氧条件下的终点乙醇浓度最低(119±1.5 g/L);微氧条件下使用ORP精密控制氧气供给取得较高的乙醇浓度(131±1.8和125±1.7 g/L);在通气量0.2 vvm的好氧条件下,生物量、甘油量和乙醇损失皆最大,与最优收率相比较乙醇收率降低了12.2％.高通气量增强了细胞的絮凝能力,增大了絮凝体粒径.绘制雷达图进行综合评价,恒定通气0.05 vvm的过程在乙醇生产和絮凝各方面表现均突出.     

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.     

乙醇干扰斑马鱼胚胎发育中底索和背主动脉的形成

人类胚胎期乙醇暴露对心血管系统有严重致畸作用. 用不同浓度的乙醇处理斑马鱼胚胎, 发现能够干扰其胚胎循环系统的建立, 半数有效浓度(EC50)为182.5 mmol/L. 乙醇短暂暴露实验显示圆顶期为敏感时间窗, 400 mmol/L乙醇短暂暴露3 h能够导致43%的胚胎产生循环障碍. 我们排除了乙醇对斑马鱼造血系统影响, 通过血管内皮细胞分子标记(Flk-1)进行原位杂交显示, 乙醇干扰了躯干部体轴血管的建立, 而对头面部血管没有影响. 用动脉和静脉的分子标记(ephrinB2和ephB4)进行原位杂交以及半薄切片显示, 乙醇主要干扰斑马鱼背主动脉的形成, 而对体轴静脉没有明显影响. 进一步研究表明, 乙醇影响斑马鱼底索的发育, 因缺少底索分泌的Radar和Ang-1等血管形成因子, 间接地影响了背主动脉的形成和稳定. 这些结果为研究乙醇对人类心血管系统发育的影响提供了线索.     

嗜热厌氧杆菌X514生长及代谢的初步研究

嗜热厌氧杆菌X514(Thermoanaerobactersp.X514)是纤维素乙醇生产中最具潜力的菌株之一。对X514在3种培养基中的生长及代谢特征进行分析后发现,培养基1190比GS-Ⅱ和2473更适合运用于X514的代谢研究及乙醇发酵。其次,分别在1190培养基中添加不同浓度的酵母提取物和葡萄糖,对X514的生长及代谢作进一步研究。结果表明,在0.5-2 g/L范围内,酵母提取物浓度的增加有助于提高X514的生物量,乙醇等产物的产量及乙醇产率,说明酵母提取物对X514生长及乙醇发酵有促进作用;在2-10 g/L范围内,葡萄糖浓度的增加可提高乙醇等产物的产量而不会改变各产物的产率;糖消耗量并不随着初始底物浓度的增加而线性增长,而是在一定阶段趋于消耗最大值。反映了X514在底物充分的条件下,只有通过改进其他制约条件,才有可能提高底物的利用率及产物的产率。     

纤维素乙醇高温发酵的研究进展与展望

利用高温细菌发酵,纤维素乙醇生产有望实现“生物质降解-乙醇发酵-乙醇蒸馏”过程的同步化,从而最大限度地降低纤维素乙醇的生产成本;这是一个目标更高、道路更远、科学性更强的可再生能源发展策略.纤维素乙醇高温发酵研究已经取得了重要进展,目前面临的主要挑战包括发酵乙醇的高温细菌的遗传转化系统不够稳定、缺少内源的高活性和耐热性纤维素酶,以及乙醇代谢调控机理有待进一步解析.这些科技难题将会在DNA生物合成和进化技术、细胞生物学技术,以及合成生物学技术的发展中得到解决.     

乙醇对狗急性低氧性肺血管收缩反应的影响—白三烯的作用

本实验采用急性胃内灌注乙醇的方法,观察了乙醇对狗血流动力学和低氧性肺血管收缩反应(HPV)的影响,同时探讨了白三烯(LTs)在其中的作用。结果表明:①给乙醇(0.5g/kg)后肺血管阻力(PVR)和平均肺动脉压(_(pa))显著升高,用脂氧化酶抑制剂特异性地抑制白三烯的合成后,乙醇引起的PVR和_(pa)升高不显著,表明LTs介导乙醇引起的肺血管收缩反应。②给乙醇后HPV显著增强.急性低氧性肺动脉高压明显加重,用脂氧化酶抑制剂特异性地抑制LTs的合成后.乙醇增强HPV的效应被抑制.表明LTs在乙醇增强HPV的效应中起介导作用。实验结果提示饮酒不利于低氧性肺动脉高压、肺心病和高原性心脏病的防治。     

高山红景天中有效成分的微波辅助提取

采用微波辅助提取的方法从高山红景天中提取功能性成分红景天苷,研究固液比、微波辐照时间、预浸时间和乙醇浓度四因素对红景天苷提取率的影响.根据回归方程,采用降维方法讨论乙醇浓度对红景天苷提取率的单因子效应,并讨论了乙醇浓度和预浸时间之间的交互作用.结果表明微波功率为130 W,20%(v/v)乙醇作提取溶剂,固液比为1∶29(g/mL),微波辐照时间60 s时,红景天苷的一次提取率达到80%.与传统的乙醇回流法相比,微波1 min提取两次和采用传统乙醇加热回流120 min提取四次的结果相差不大,但传统回流的乙醇消耗量为微波提取的2倍,热耗大.     

通气量和菊粉浓度对克鲁维酵母乙醇发酵的影响

马克斯克鲁维酵母能够利用集成生物加工技术发酵菊芋生产乙醇,具有非粮燃料乙醇生产潜力.文中研究了该技术中的两个关键因素(通气量和底物浓度)对于K.marxinaus YX01乙醇发酵过程和菊粉酶活性的影响.研究结果表明,底物浓度对乙醇得率影响不大,底物浓度为250 g/L时,发酵终点乙醇浓度为84.74 g/L,但乙醇得率由低浓度50 g/L的86.4％(理论值),降为84.7％.通气能够加速K.marxinaus YX01的乙醇发酵过程,但降低了乙醇得率,当底物浓度为250 g/L时,乙醇得率由不通气的84.7％降为1.0 vvm时的73.3％.随底物浓度的升高及通气量的降低,K.marxinaus YX01分泌的菊粉酶活力表现出降低的趋势.在不通气及底物浓度为250 g/L时,菊粉酶的活性为6.59 U/mL,而底物浓度50 g/L,通气量1.0 vvm时的酶活力为21.54 U/mL.乙醇发酵过程中的副产物甘油随通气量的降低及底物浓度的升高而增大,而乙酸的浓度随通气量的增大及底物浓度的升高而升高.     

酿酒酵母生产羧酸的代谢工程策略

羧酸广泛地应用于食品、医药和化工等行业,具有广阔的市场前景.作为真核模式微生物,酿酒酵母作为代谢工程平台用来生产有机酸具有明显优势.本文论述了酿酒酵母生产重要羧酸的策略:首先构建一条能够和糖酵解途径相连接的高效的重要羧酸积累途径,进而探讨如何将碳代谢流由乙醇转向目的产物,在此基础上研究有机酸的转运及涉及到的能量问题.最后,对当前研究存在的问题进行了分析,并对未来研究方向进行了展望.     

乙醇耐受性酿酒酵母菌株选育的研究进展

酿酒酵母是工业发酵生产乙醇的重要菌种,但是其发酵产物乙醇对酿酒酵母有明显的抑制作用.选育乙醇耐受性酿酒酵母是克服高浓度乙醇的抑制作用,提高乙醇产量的一条重要途径.本文对近年来国内外选育乙醇耐受性酵母的研究作一综述,旨在为乙醇耐受性酵母的选育提供参考.     

代谢木糖产乙醇的酿酒酵母工程菌研究进展

随着能源价格的持续上涨,使用木质纤维素生产燃料乙醇已具有重要的实践意义.木糖是多数木质纤维素水解产物中含量仅次于葡萄糖的一种单糖,传统乙醇生产菌株酿酒酵母不能利用木糖,这为使用以木质纤维素为原料发酵生产乙醇带来了困难.多年以来人们试图通过基因工程和细胞融合等方法对其进行改造使其能够代谢木糖生产乙醇.本文主要介绍这方面的研究进展.     

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。     

乙醇与乙醛对心脏的影响及其可能机制的探讨

通过研究乙醇、乙醛对离体心脏和神经干的影响,探讨乙醇、乙醛对心脏作用的可能机制.用不同浓度的乙醇和乙醛处理牛蛙蛙心灌流标本和坐骨神经标本,用BL-420 系统对给药前后心脏的心率和振幅以及神经干最小刺激强度作记录.乙醇和乙醛可以引起神经兴奋性的改变从而影响神经冲动的传导,而且其影响具有明显的量效依赖关系,低浓度的乙醇和乙醛能使神经的兴奋性增加,高浓度则降低;乙醇对心脏的心率和振幅均有抑制作用,低浓度的乙醛对心脏心率和振幅有促进作用,高浓度的乙醛对心脏造成不可恢复的损伤.乙醇、乙醛对心脏的影响效果不同,但两者均可直接影响及通过神经而间接影响心脏的活动.     

合成气发酵制取乙醇微生物的对比

为了验证富集菌群利用合成气产乙醇的能力,以富集培养获得的4种菌群A-fm4、G-fm4、LP-fm4、B-fm4为研究对象,在10％接种量和25％接种量两种情况下,与合成气发酵菌株梭状芽胞杆菌Clostridiumautoethanogenum进行对比.结果表明:10％接种量时,A-fm4、G-fm4、LP-fm4、B-fm4与C.autoethanogenum乙醇产量分别为349.15、232.16、104.25、79.90和26.99mg/L;25％接种量发酵时,乙醇产量分别为485.81、472.73、348.58、272.52和242.15 mg/L.提高接种量能增加乙醇的产量.富集菌群乙醇产量与目前报道的C.autoethanogenum最高产量(259.64 mg/L)相比具有显著优势,提供了一种提高合成气发酵生产乙醇产量的方法.     

利用木糖和葡萄糖合成乙醇的新型重组大肠杆菌的研究

利用PCR方法从运动发酵单孢菌染色体DNA扩增出乙醇合成途径的关键酶基因pdc、adhB,分别用tac启动子控制表达,构建了可以在Escherichia coli JM109中表达的重组质粒pKK-PA、pEtac-PA.初步的乙醇发酵结果表明,在E.coli中只引入adhB基因不能拓宽其中的产乙醇途径,引入pdc基因可以与宿主自身的ADH酶协同作用,使碳流有效导向产乙醇方向.同时引入pdc、adhB基因可以在宿主E.coli中成功建立产乙醇途径.     

藏药砂生槐种子提取物抑菌和细胞毒活性的初步研究

砂生槐是我国西藏高原一种特有植物,是一种极为宝贵的药用植物资源.我们首次从砂生槐种子中获得氯仿、95%乙醇、75%乙醇和水提取物,用琼脂扩散实验测定其抑菌活性和用MTT法测定其对肿瘤细胞的细胞毒效应,表明氯仿提取物和95%乙醇提取物具有广谱的抑菌活性,抑菌活性较强的是氯仿提取物.各种提取物显示出浓度依赖性的细胞毒效应,氯仿、95%乙醇、75%乙醇和水提取物对胃癌SGC-7901细胞系的LC50分别是4.5、1.4、1.9和41.7 mg/mL,抑制胃癌SGC-7901细胞增殖作用较强的成分是砂生槐种子95%乙醇提取物.这一发现为开发砂生槐这一宝贵植物资源的药用价值提供了重要的依据.     

2008国际生物燃料会议

中国是当前世界第二大石油消耗和进口国,它对石油的需求正以惊人的速度增长。由于石油储量有限,因此可再生能源,如乙醇和生物柴油等,将减少能源需求中对石油的依赖程度。我国政府在国内10个省份发起了旨在生产和使用交通燃料用乙醇的计划,并且对生物柴油的生产和使用也表现了很大的兴趣。