|
圖：玉米秸稈水解液發(fā)酵前后氧化還原電勢(shì)測(cè)定（A和B），電子載體腐殖酸和中性紅在P2培養(yǎng)基中氧化還原電勢(shì)測(cè)定（C和D）
發(fā)展木質(zhì)纖維素為原料的液體生物燃料，符合我國生物燃料“不與糧爭(zhēng)地、不與人爭(zhēng)糧”政策。玉米秸稈是我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的一大類具有代表性的木質(zhì)纖維素原料，分布廣，產(chǎn)量大，處理不當(dāng)易造成環(huán)境污染，生物轉(zhuǎn)化玉米秸稈生產(chǎn)丁醇是一個(gè)變廢為寶、一舉多得的方向。
在以玉米秸稈為原料的生物發(fā)酵過程中，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，稱為可溶性木素（Soluble lignin compounds）。可溶性木素會(huì)抑制下游的微生物發(fā)酵過程，顯著改變發(fā)酵產(chǎn)物比例，雖然科學(xué)工作者對(duì)此抑制作用進(jìn)行了大量研究，但具體機(jī)制并不明晰。中國科學(xué)院青島生物能源與過程研究所微生物資源團(tuán)隊(duì)開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和糖利用，這種抑制作用可以通過氫氧化鈣脫毒方法去除。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。以上結(jié)果為今后以木質(zhì)纖維素為原料的丁醇發(fā)酵研究提供了重要參考。研究成果在線發(fā)表在《應(yīng)用環(huán)境微生物學(xué)》（Applied Environmental Microbiology）雜志上。該工作與研究所海洋碳匯團(tuán)隊(duì)、東北大學(xué)及中石化撫順研究院合作完成。
上述研究獲得國家自然科學(xué)基金、山東省杰青、所長創(chuàng)新基金、中石化合作項(xiàng)目等支持。 |
