微生物在木材水解预处理中的应用

  纤维素是一类由Beta-1,4糖苷键和氢键链接而成的葡萄糖聚合物,其水解后生成的葡萄糖,是燃料乙醇、生物质冶炼工业的最重要的原料。在天然的木质纤维素生物质中,纤维素被高度聚合的木质素成分包裹。这种结构阻碍了纤维素与水解催化剂的接触,严重地降低了反应效率。在水解反应前,预处理是有效地破坏木质素结构且膨化纤维素成分的必要步骤。但是,当前最有效的化学(酸、碱蒸煮)和物理化学(蒸汽爆破,氨纤维爆破)等预处理工艺的代价(反映在设备投资、生产运行、污染物排放治理等方面)非常高昂(预处理过程的花费最高,约占整个燃料乙醇生产成本的30-40%)。近年来,廉价、高效、绿色的预处理技术受到全球学术界和工业界的瞩目。

  高等真菌,尤其是白色腐朽类,它们中蕴藏着丰富的木质素氧化酶系,是自然界中高效降解木质素的生力军。我园生物能源组的研究人员使用了热带植物园19种常见高等真菌的菌丝分离培养物,处理柳树木材。初步研究发现,经7种真菌处理后的木材酶水解率有明显提高,且最大的提高了4.27倍。借此基础,该组博士研究生田霄飞同学在导师方真研究员的指导下,概述和总结了应用白腐真菌预处理的技术原理和应用现状,并在该工艺的技术整合、过程优化、工程放大以及成本核算等方面进行了专门的论述与设计。研究认为,白腐类真菌是一类在处理过程中具有良好应用前景的微生物。工业大规模使用白腐真菌,具有高通量、低成本的商业效益和绿色,低污染的环境效益,是常规预处理技术的一种补充或替代。

  该项工作得到国际同行的认同,相关结果以Impact and prospective of fungal pretreatment of lignocellulosic biomass for enzymatic hydrolysis为题在《Biofuels, Bioproducts & Biorefining》杂志上发表。

  同时,方真研究员还组织世界各地的生物能源和生物燃料的专家,正在编辑一本预处理用于生物燃料和生物冶炼的专著:Zhen Fang (Editor), Pretreatment Techniques for Biofuels and Biorefineries, Springer-Verlag, Berlin, Accepted, 480 pages, June 2012。已和国际著名出版社Springer签约,预计2012年六月出版发行。

Comments are closed.