纤维素酶转化木质纤维素生物质生产乙醇的研究进展

木质纤维素生物质是价廉易得、来源丰富的可再生资源和能源,被纤维素酶转化后可以生产乙醇部分替代石油,这不仅有利于环境保护和资源再利用,而且可减少温室气体的排放和缓解化石能源的危机。纤维素酶成本的降低以及纤维素转化效率的提高是纤维素酶转化木质纤维素生物质生产乙醇的关键。本文综述了纤维素酶转化木质纤维素生物质生产乙醇的研究进展,主要包括纤维素酶的分类及其作用机制、纤维素酶的生产、木质纤维素生物质的预处理、纤维素酶的转化和糖化发酵乙醇工艺。     

解淀粉芽孢杆菌产纤维素酶及其酶解能力相关研究进展

纤维素是地球上丰富的天然生物聚合物,是重要的可再生有机资源,在农作物秸秆中尤为丰富。纤维素、半纤维素和木质素混合组成木质纤维素,木质纤维素结构的复杂性限制自然界中大量秸秆的降解。纤维素酶是将纤维素降解成葡萄糖的一类酶的总称,主要作用于纤维素及其衍生物,在木质纤维素转化利用方面发挥核心作用。解淀粉芽孢杆菌是一类具有纤维素酶合成能力的细菌,其合成的纤维素酶具有产酶条件简单,培养周期短,酶活力高的特点,因此具有广泛的应用价值和前景。对近年来产纤维素酶解淀粉芽孢杆菌的筛选与发酵工艺及其特性进行综述,以期为纤维素酶的生产和应用提供理论帮助。     

纤维素酶及其活性提升研究进展

纤维素是自然界分布最广、含量最多的可再生性糖类资源.纤维素酶是能够专一降解纤维素的高活性生物催化剂,广泛应用于食品业、畜牧业、医药业、纺织业和生物质能源等产业.本文综述了以木质纤维素为载体的纤维素的结构,纤维素酶的来源及其降解纤维素的机理,纤维素酶活性的影响因素以及提高纤维素酶活性的主要方法,并对当今纤维素酶研究的问题...     

木质素与酶的作用机制及其在纤维素酶水解中的影响研究进展

化石燃料的持续开采与使用对环境产生了严重的负面影响，使得开发可再生清洁能源代替传统能源成为必然。木质纤维素是一种丰富的可再生资源，可转化为生物乙醇、氢气等生物质燃料，被认为是代替化石燃料的理想替代品。其中木质纤维原料转化为生物乙醇需经过预处理、酶水解以及微生物发酵这3个关键步骤，而纤维素酶水解通常会受到酶、水解条件、底物等诸多因素的影响。针对木质素对纤维素酶水解的影响研究进行综述，大量研究发现，木质素是纤维素酶水解过程中的主要抑制剂。木质素既可以吸附纤维素酶，与纤维素酶发生无效吸附；又可以作为物理屏障，阻碍酶对纤维素的生产性吸附。尽管通过预处理可以去除大部分的木质素，但依旧无法从根源上缓解木质素对纤维素酶水解的影响，研究木质素的结构单元对酶解效率的影响可能是当前生物乙醇转化中木质素在纤维素酶水解中的研究方向。     

生物质制乙醇预处理方法的研究进展

【目的】为应对日益严峻的能源和环境污染问题,综述了木质纤维生物质制备乙醇的原料预处理方法,为广大科研工作者提供了该研究领域的最新研究进展,展望了可再生木质纤维原料高值化利用的新思路和新技术.【方法】查阅了国内外生物质原料预处理制备生物乙醇的主要研究方法,并进行了归纳总结,提出各种预处理方法存在的优缺点.【结果和结论】利用可再生的木质纤维生物质发酵制取乙醇得到了广泛的研究,由于木质纤维原料结构复杂,直接转化效率低,木质素和半纤维素水解产物对纤维素水解和发酵具有明显的抑制作用.木质纤维原料预处理是提高乙醇得率的有效途径,通过预处理,去除植物细胞壁中木质素和半纤维素组分,降低木质素和半纤维素水解产物对后续乙醇发酵的抑制作用,同时降低纤维素结晶度,提高原料的多孔性,从而提高纤维素酶对纤维素的水解效率.     

纤维素酶生产研究进展

纤维素的降解有赖于纤维素酶。自然界中很多微生物可以产生纤维素酶。该文综述了利用木霉等菌产纤维素酶、产纤维素酶菌种选育、混合菌产纤维素酶等方面的研究进展,并提出了纤维素酶的大量生产是纤维质原料资源化的重要基础。     

联合生物加工木质纤维素生产生物乙醇的研究进展

木质纤维素乙醇的联合生物加工过程(consolidated bioprocessing,CBP)是将纤维素酶和半纤维素酶的生产、纤维素水解和乙醇发酵过程组合或部分组合,这过程通过一种微生物完成,工艺简单,操作方便,有利于降低生物转化过程的成本。本文主要介绍了在生产生物乙醇的过程中,使用能产纤维素酶且能发酵产乙醇的双功能单一菌株,尤其是真菌和一些嗜热微生物利用木质纤维素直接生产生物乙醇,或者通过基因工程将异源纤维素酶系统导入到一些生长较快、研究较为成熟的真菌表达系统或细菌表达系统中表达,最常研究的就是酿酒酵母和大肠杆菌。研究纤维素酶和半纤维素酶在酿酒酵母中表达的进展及利用酿酒酵母和大肠杆菌联合加工纤维素乙醇的策略。     

农业生物质资源木质纤维素及基质化利用研究进展

基质栽培是国内外现代化温室的主要栽培模式,其在设施园艺业的应用前景广阔,地方生物质资源基质替代或补充草炭基质势在必行。我国农业生物质资源种类繁多、来源广、富含大量木质纤维素,且这类物质具有结构坚硬、分解困难的特性。因此,木质纤维素降解是规模化快速基质生产的关键。为供促进农业生物质资源的基质化利用参考,简述农业生物质资源木质纤维素特点,农业生物质资源基质化利用及其木质纤维素降解的研究进展,指出农业生物质资源基质化木质纤维素降解的研究方向。     

纤维素酶及其在天然产物开发中的应用

自1906年发现蜗牛消化液中具有分解纤维素的纤维素酶后,人们开始关注纤维素的微生物降解问题。纤维素占植物干重的35％～50％,是地球上分布最广、含量最丰富的碳水化合物。在有关农产品深加工和植物活性成分利用领域,纤维素酶的应用显得尤为重要。近几年随着功能食品行业的蓬勃发展,利用酶法开发新型功能食品引起许多食品科研工作者的关注。此外,纤维素酶在食品工业、     

国内细菌纤维素酶基因的克隆进展

随着能源问题日益突出,各国逐渐把对纤维素的降解研究作为一项重要的研究课题。而纤维素的酶降解是利用纤维素的一个有效途径。目前主要对真菌纤维素酶的研究日趋成熟,且真菌纤维素酶的活性比较高,像里氏木霉、绿色木霉、康氏木霉等。对细菌纤维素酶基因克隆方面的研究也有很多报道,但普遍认为细菌纤维素酶活性比真菌纤维素酶的活性低。而细菌作为世界分布最广的生物具有非常大的开发价值空间。文章主要介绍目前对细菌纤维素酶基因的克隆领域的研究现状,并作了一个简要的概括和分析。     

Embodied energy and economic valuation

Input-output analysis has been adapted to calculate the total (direct plus indirect) energy required to produce goods and services in the U.S. economy; this quantity has been termed the embodied energy. Usually, the energy required to produce labor and government services and the solar energy input to the economy are ignored by analysts. The former omission can be traced to the assumption that traditional primary factors of economic production-land, labor, and capital-are independent. A strong case can be made that these input factors are not independent and that energy is required for their production. Embodied energies can be calculated in this case by using input-output data. The results of such an analysis show that there is a strong relation between embodied energy and dollar value for a 92-sector U.S. economy if the energy required to produce labor and government services is included.     

非粮燃料乙醇研究进展

非粮燃料乙醇可替代部分化石能源,其是我国应对环境、能源及粮食危机的重要途径。阐述了我国发展燃料乙醇的必要性,介绍了国内外燃料乙醇的发展现状,以及目前非粮(纤维素、木薯和甜高粱)燃料乙醇产业的技术特点及产业现状,对各种原料生产燃料乙醇的经济性进行了分析,并对产业的发展趋势和前景进行了展望。     

秸秆纤维素分解菌的分离筛选

利用纤维素分解菌生产发酵饲料是当前饲料业的一个发展方向,它可将纤维素分解为牲畜可利用的糖。此项试验从各种土壤及饲料中分离到12株能分解纤维素的菌株。分别测定滤纸分解度、CMC酶活、FPA酶活和天然纤维素酶活,筛选出6株对天然秸秆纤维素有较强降解能力的菌株。通过改变其培养基中天然纤维素的含量,发现随着培养基中天然纤维素含量的增加,酶活力也随之升高。     

热带地区纤维素酶的多样性研究进展

纤维素酶能有效地将农作物秸杆等富含纤维素的物质水解为葡萄糖,最终经过发酵产生乙醇。这对于解决世界能源危机及环境污染等问题具有重要意义。本文对纤维素酶分类及其特点、纤维素酶分离方法、产纤维素酶的微生物多样性、热带地区纤维素酶多样性与广泛性等进行了综述。     

糖化发酵在纤维乙醇生产中的应用研究进展

利用纤维类物质生产燃料乙醇已成为解决能源问题的重要方法。针对糖化发酵生产纤维乙醇的水解反应和发酵进程进行探讨,综述了木质纤维素生产乙醇的发酵方法、发酵菌种的选择、发酵抑制物及其去除方法,可为乙醇生产提供指导和借鉴。     

乙酸降解农作物秸秆的研究

探索在温和条件下以闭循环的方式乙酸降解小麦秸秆为纤维素、半纤维素、木质素三组分的反应条件 ,乙酸回收后用于小麦秸秆再降解 ,从而基本无三废排放。研究结果表明 :乙酸浓度为 90 0 g/L、催化剂浓度为 3g/L、反应时间为 12 0min、液固比为 12∶1三组分的分离效果较理想     

纤维素酶及其研究进展

纤维素酶可以有效降解纤维素,将纤维素水解转化为二糖或单糖,为能源、食物和化工等产业提供可用的原料,在工业中具有广泛的应用价值.文章就纤维素酶的特点及纤维素酶在食品、发酵、饲料和纺织等工业方面的应用进行了阐述.     

纤维素酶活性的研究进展

纤维素酶能够将纤维素分解为葡萄糖,该酶在解决当前世界面临的能源、粮食、环境污染等危机方面具有重要意义。但是纤维素酶活性不高、对天然纤维素分解能力弱等问题已经成为该酶进一步应用的瓶颈,提高纤维素酶活力研究已成为国内外许多科学家研究的热点。笔者综述了该方面研究的最新进展。     

木质素与生物燃料生产:降低含量或解除束缚?

生物质能源作为可再生性替代能源之一,其开发利用可为解决当前全球变暖、化石能源成本飞涨和环境污染等重大问题提供新的途径。木质纤维素是植物细胞壁的主要组成成分,也是地球上最丰富的可再生资源之一,可转化为生物酒精等液体生物燃料。木质纤维素主要包括纤维素、半纤维素和木质素,三者之间由酯键、醚键和糖苷键等化学键连接,形成的木质素-糖类复合体是一种共价键聚合物,这些细胞壁成分的组成及其互作会影响多糖的水解作用,进而影响木质纤维素的转化利用效率,其中,木质素被认为是阻碍纤维素酶分解的主要物理障碍。当前,提高能源作物生物质的田间种植、生产效率及其工厂化降解、转化效率是生物质能源发展的热点和难点问题。由于木质素是木质纤维素生物量中除多糖之外含量最高的成分之一,提高木质素利用效率成为影响整个木质纤维素生物冶炼产能的关键。为此,文中从降低木质素含量和解除木质素束缚的角度出发,系统回顾了木质素在植物细胞壁中的发育沉积特征及其遗传改造研究进展,探究从植物细胞壁结构组成角度优化木质纤维素性状提高生物燃料产率的可能性,重点论述了降低能源植物木质素含量的遗传选育和基因改良策略,以及木质纤维素生物冶炼的预处理和分离技术。一方面,通过常规育种程序培育低木质素含量的生物能源作物品种,或是通过基因工程技术下调木质素的生物合成,对于提高木质纤维素利用效率和降低生物燃料生产成本均具有积极的作用。另一方面,以解除木质素束缚为目的的生物冶炼预处理技术是提高木质纤维素生物燃料工厂化生产效率的重要环节,主要包括酸预处理法、碱预处理法和有机溶剂预处理法,高效的预处理技术能够显著提高纤维素酶水解效率,增加生物酒精产量。文中最后对木质素与生物燃料生产的研究与应用前景进行了展望。