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                  木質纖維素酒精生產工藝
                  日期:2016/12/13 13:54:45 來源:

                  木質纖維素酒精生產工藝  

                  利用微生物發酵木質纖維素生產酒精的工藝大致可分為直接法、間接法、同時糖化發酵和固定化細胞發酵。直接法是指用同一微生物完成纖維素的糖化水解和乙醇發酵的生產過程。直接法中常用的微生物是熱纖維梭菌。經過誘變改造的重組熱纖維梭菌用于發酵,其酒精產率可達9g/L,乙酸產量也能達到9g/L。熱纖維梭菌若與熱硫化氫梭菌共同作用,還可使產量大大提高[45,46]。利用混合菌發酵,可以部分解決產率不高的問題[47];間接法是指先用一種微生物水解纖維素,收集酶解后的糖液,再利用酵母發酵生產乙醇。此法中常用木霉的纖維素酶來水解纖維素,產生的糖液再進行發酵,其酒精產量可達到97g/L。但這種方法中纖維素需先用氫氧化鈉進行預處理,因而成本較高[48];同時糖化發酵是指用一種可產生纖維素酶的微生物和酵母在同一容器中連續進行纖維素的糖化和發酵。在這一工藝過程中,纖維素水解后產生的葡萄糖可以被不斷地用于發酵,因而消除了高濃度葡萄糖對纖維素酶活性抑制,簡化了設備,縮短了生產周期,提高了生產效率。但也存在一些抑制因素,如木糖的抑制作用、糖化和發酵的溫度不協調等;固定化細胞發酵具有提高發酵器內細胞濃度、細胞可連續使用、最終發酵液酒精濃度高等優點。研究最多的是酵母和運動發酵單胞菌的固定化。常用載體有海藻酸鈉、卡拉膠、多孔玻璃等。研究表明,固定化運動發酵單胞菌比酵母更具優越性。最近又有將微生物固定在氣液界面上進行發酵的研究報道,其微生物活性比固定在固體介質上高。固定化細胞的新動向是混合固定化細胞發酵,如酵母與纖維二糖一起固定化細胞發酵,將纖維二糖基質轉化成酒精,被認為是以纖維素原料生產酒精的重要階梯[49]!

                    以木質纖維素類物質生產乙醇在近30年里研究得很多,對其組分、水解方法、發酵工藝和發酵菌種等方面都進行了全面而深入的研究,為木質纖維素生產乙醇奠定了一定的基礎。目前利用纖維素生產酒精的技術已基本成熟,但是由于纖維素酶的成本太高,生產過程中,酶用量偏大,導致纖維素酒精的價格無法與糧食酒精相競爭,因此還要加強對以下技術的研究:①進一步研究纖維素原料的預處理、酶水解及水解發酵生產酒精等技術;②進行固體發酵技術的研究,解決目前存在的污染率高和成本高的問題;③以基因工程手段選育高產纖維素酶、木質素酶菌種,以有效地降低生產成本。盡管近年來生物技術已取得發展,但是科技工作者仍面臨許多挑戰,還需要研制更加穩定的基因工程酶,研究更加低廉有效的木質纖維素類物質的預處理方法,優化生產酒精各個環節。如果能解決好這些問題,那么木質纖維素原料生物轉化乙醇必將產生更大的社會效益和經濟效益。

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