發(fā)展木質(zhì)纖維素為原料的液體生物燃料,符合我國(guó)生物燃料"不與糧爭(zhēng)地、不與人爭(zhēng)糧"政策。玉米秸稈是我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的一大類(lèi)具有代表性的木質(zhì)纖維素原料,以木質(zhì)纖維素為原料,生產(chǎn)液體生物燃料可從根本上解決溫室氣體排放,緩解全球能源危機(jī)。但是,在以玉米秸稈為原料的生物發(fā)酵過(guò)程中,玉米秸稈的前期預(yù)處理,使得木質(zhì)素降解并產(chǎn)生一系列結(jié)構(gòu)各異的、可溶性的化合物,稱(chēng)為可溶性木素(Soluble lignin compounds,SLCs),它會(huì)抑制產(chǎn)丁醇梭菌的生長(zhǎng)。中科院青島能源所李福利課題組研究木質(zhì)纖維素丁醇發(fā)酵產(chǎn)物調(diào)控機(jī)制,本研究深入開(kāi)展了玉米秸稈水解液對(duì)產(chǎn)丁醇梭菌影響的深入研究,發(fā)現(xiàn)玉米秸稈水解液可以抑制梭菌生長(zhǎng)和糖利用,這種抑制作用可以通過(guò)氫氧化鈣脫毒方法去除。
此研究發(fā)現(xiàn),在丁醇發(fā)酵過(guò)程中,SLCs會(huì)改變丙酮/丁醇比(A/B)。經(jīng)典的由Clostridium beijerinckii NCIMB 8052以葡萄糖為碳源的分批發(fā)酵的A/B是0.5左右。本研究中以木質(zhì)纖維素水解液為碳源進(jìn)行分批發(fā)酵,最后的A/B是0.95。通過(guò)色譜/質(zhì)譜和電化學(xué)分析發(fā)現(xiàn),水解液中的可溶性木素可以產(chǎn)生氧化壓力,產(chǎn)丁醇梭菌在去除氧化壓力的過(guò)程中,會(huì)消耗還原力(NADH),這造成在發(fā)酵終產(chǎn)物中丙酮和丁醇比率的變化,使得丙酮在總?cè)軇┲械谋嚷曙@著提高。在微生物發(fā)酵過(guò)程中,水解液中的可溶性木素可以提供電子,促進(jìn)產(chǎn)丁醇梭菌氫氣的產(chǎn)生。
這些結(jié)果顯示SLCs不僅會(huì)抑制微生物細(xì)胞生長(zhǎng),還會(huì)調(diào)整C. beijerinckii丁醇發(fā)酵過(guò)程中的A/B比。
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