用于生产纤维素乙醇的生物质预处理研究综述等

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摘要：生物质的结构和化学复杂性严重阻碍了木质纤维素生物质向乙醇的生物转化，这使得以生物质为原料生产纤维素乙醇成为挑战。通过建立良好的发酵技术，纤维素和半纤维素在水解为糖类组分时可转化为乙醇。然而，发酵过程必需的糖类会陷入木质纤维素的交联结构中。因此，生物质的预处理总是先除去和(或)改变木质素与半纤维素的周围基质结构，然后用酶法水解生物质中的多糖(纤维素和半纤维素)。预处理是指一种工艺流程，即将木质纤维素生物质从原来抗木质纤维素酶系统的形式转化为对纤维素水解作用更为有效的形式。一般预处理方法可分为三类，包括物理方法、化学方法和生物方法。本文强调的生物质预处理指的是为纤维素乙醇生产过程中酶法水解和微生物发酵的而做的准备。这一准备工序主要包括生物质结构和组分特征对预处理的影响，不同生物质预处理方法的特征，生物质预处理研究的状态、挑战及未来的研究目标。

关键词：木质纤维素生物质；预处理；纤维素乙醇；酶法水解；发酵；纤维素；半纤维素；木质素

牛皮纸浆的糖化与同步糖化及发酵

吴卓晶

摘要：酶在生产纤维素乙醇过程中是一项重要支出，只要保证乙醇的产量和生产力不降低，减少酶的使用将是有价值的。该项研究旨在评估酶剂量对纤维素向乙醇转化过程的影响。牛皮纸浆，是纸生产过程的一种中间产物，用来代表分离出来的纤维素原料。实验在一个5L(工作体积为2－3L)的流动式生物反应器中进行，并以80～900r／min范围内不断变化的搅拌速度使之充分混合。通过查阅文献，计算出纤维素酶的平均剂量为每克葡聚糖34FPU和β－葡糖苷酶的平均剂量为每克葡聚糖135CBU，并将之设定为100％剂量。实验选用了酶剂量分别为1％，7％，13％，33％，67％，100％，133％，在干重为4.8％的牛皮纸浆悬浮液中使用纤维素酶Novozyme Celluclast 1.5L和β－葡糖苷酶Novozyme 188。Novozyme酶的剂量选用其推荐范围的最低值：在浓度为12g／g的葡聚糖中加入Celluclast 1.5L 35％的剂量，在浓度为1.2g／g的葡聚糖中加入Novozyme 1880.9％的剂量。在50℃时的糖化实验显示了一个典型的剂量反应：酶剂量为133％时糖浓度达到最高(约每升葡萄糖59克)，糖化速度为2.45g／L／h，该条件下出现一个特定的糖化速度为每小时每个酶单位2.2×10-4克葡萄糖。然而，酶剂量为13％时最高的糖化速度为每小时每个酶单位2.9×10-4克葡萄糖。在35℃时进行同步糖化发酵实验，用酿酒酵母或假丝酵母比较33％，67％，100％，和133％的酶剂量。酶剂量为67％时或多于文献中的平均酶剂量时，乙醇浓度和生产率相似，然而在酶剂量为33％时乙醇浓度和生产率更低。因此，在保证乙醇的产量和生产率不降低的情况下，酶剂量可显著降低至文献中引用的典型水平以下，但不能降低到制造商推荐的水平。

关键词：纤维质乙醇；发酵；糖化；再生能源