嗜热菌在纤维素乙醇中的研究进展及应用前景

利用纤维素生产乙醇的研究中,传统的中温微生物在基质范围、酶活性及热稳定性等方面存在不足,难以满足工业需求.嗜热菌具有独特的降解纤维素、半纤维素和生产乙醇的耐高温酶系和代谢途径,不但热稳定性高、而且底物范围广泛,在生物质能学领域有重要的研究价值和应用潜力.综述了在纤维素乙醇研究中具有潜力的嗜热菌的种类、特性、代谢机理和研究进展,并对嗜热菌的应用前景进行了分析与展望.     

胞内氧化还原水平对嗜热厌氧乙醇菌 发酵代谢的影响

辅酶NADH/NAD+在细胞内氧化还原反应中起着重要的作用,是细胞生长和能量代谢必不可少的辅因子。调节微生物胞内NADH/NAD+的比率是定向改变微生物代谢,高效获得目标代谢产物的有效手段。嗜热厌氧乙醇菌(Thermoanaerobacter ethanolicus)是高温厌氧菌中乙醇产量较高的代表性菌株,本文利用不同氧化还原态的碳源改变T.ethanolicus的胞内NADH/NAD+含量和比例,进而研究了其对细胞生长、代谢产物分布的影响。以不同比例的葡萄糖/甘露醇作为混合碳源发酵,胞内氧化还原水平、细胞的生长特性、代谢产物都发生了不同程度的差异,以葡萄糖作为唯一碳源进行培养时,T.ethanolicus生长良好,乙醇产量为0.79g/L,但胞内NADH/NAD+比值和乙醇/乙酸的比值都比较低,分别为0.47和4.82;随着葡萄糖在混合碳源中比例的下降,NADH/NAD+比值增高,发酵产物中乙醇/乙酸比值也呈现上升的趋势。而以甘露醇作为唯一碳源时,发酵产物中乙醇浓度为0.389g/L,NADH/NAD+比值和乙醇/乙酸的比值分别为1.04和16.0。     

树干毕赤酵母和酿酒酵母混合糖发酵产乙醇

以树干毕赤酵母和酿酒酵母为发酵菌株,酸性蒸汽爆破玉米秸秆预水解液和纯糖模拟液为C源,采用固定化酵母细胞的方法,研究了酸爆玉米秸秆预水解液初始pH、N源种类及其浓度、3种发酵模式对树干毕赤酵母戊糖发酵的影响。结果表明:玉米秸秆预水解液适合发酵的初始pH范围为6.0～7.0;1.0 g/L的(NH4)2SO4作为N源,在40 g/L葡萄糖和25 g/L木糖培养基中发酵24 h,糖利用率达到99.47%,乙醇质量浓度为24.72 g/L,优于尿素和蛋白胨作为N源;3种模式的发酵体系中,以游离树干毕赤酵母和固定化酿酒酵母发酵性能最好,糖利用率和乙醇得率分别为99.43%和96.39%。     

国内简讯

葛根燃料乙醇生产技术取得重要进展葛根是一种高淀粉含量的非粮作物,其环境适应性强,在山地、林地、斜坡和未开垦的荒地都能较好地生长,被认为是发展燃料乙醇产业最有潜力的原料之一。近期,中国科学院过程工程研究所在葛根燃料乙醇生产技术研究方面取得重要进展,研究人员创新性地将“汽爆”预处理技术与连续耦合固态发酵技术相结合。有效解决了传统发酵技术能耗高、污染重、组分利用单一等问题。     

燃料乙醇工程菌的代谢工程进展

能源问题是现今经济发展面临的主要问题之一,伴随着21世纪生物发展的步伐,基于微生物合成生物学、蛋白组学和代谢组学的研究进展,利用组合基因的无标记基因删除与重组DNA等技术,构建以廉价的可再生生物原料为碳源、高效合成生物乙醇的发酵工程菌已成为研究热点。我们简要总结了以大肠杆菌、啤酒酵母和运动发酵单胞菌为宿主的乙醇代谢工程改造的相关进展。     

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。     

美国Gevo公司改建商业化规模生物异丁醇生产装置

2011年5月31日,美国Gevo公司宣布,为了生产以生物质为原料的异丁醇（isobutanol）,决定开始对位于美国明尼苏达州Luveme的生物乙醇生产装置进行改造,随即举行了开工典礼。随着该生产装置的改造,     

诺维信公司推出新型纤维素乙醇酶制剂

2012年2月22日,丹麦诺维信公司宣布,为了提高以农业残余物、城市固体废弃物为原料的先进生物燃料的生产效率,开始销售可以降低成本的新型酶制剂。这种酶制剂比市场上销售的其他酶制剂的性能都好。最先使用这种酶制剂的生物炼制装置将于2012年内开始商业规模生产。     

纤维素酶的研究进展与发展趋势

纤维素酶是一类能够水解纤维素的β-D-糖苷键生成葡萄糖的多组分酶的总称.传统上将其分为3类:内切葡聚糖酶、外切葡聚糖酶和β-葡萄糖苷酶.纤维素酶属于糖苷水解酶类,近年来,根据氨基酸序列的同源性以及纤维素酶结构的相似性,将其分成不同的家族.总结了纤维素酶近年来的主要进展与研究趋势,包括酶的作用机理、基因的表达与调控、酶的发酵生产以及在纺织、洗涤、能源等工业的应用进展.     

生物乙烯研究进展

介绍了生物乙烯的背景和发展概况,总结了乙醇脱水反应的机理和所用的各类催化剂,分析了生物乙烯产业化中需要解决的关键技术问题,并指出发展生物乙烯有着光明的前景,对石油路线代替战略有着重要的意义.